高中生物

一篇有关高中生物（第二版）的思维导图，不仅囊括全部高中生物内容并且根据《陈阅增普通生物学》进行适当补充。

生物

本图以2019年审核的人教版教科书和陈阅增普通生物学第四版为依据所制，旨在系统地为高中生物作有条理，有逻辑且内容全而深的概括 2021年9月6日

绪论

生物的特征

特定的组构

新陈代谢

稳态和应激性

生殖和遗传

生长和发育

生命系统

细胞

细胞是基本的生命系统

细胞的多样性和统一性

使用显微镜观察

1.转动反光镜使视野明亮 2.在低倍镜下将要放大观察的物像移到视野中央 3.转动转换器换成高倍镜 4.用细准焦螺旋调焦

根据细胞内是否有以核膜为界的细胞核，将细胞分为真核细胞和原核细胞

原核细胞构成的生物为原核生物，以细菌为主 没有染色体，有环状的DNA分子（原核细胞至少有一个拟核，有时有两个甚至多个）

蓝藻，色球藻，念珠藻，颤藻

团藻，衣藻，黑藻，绿藻，褐藻均为真核生物

组织

器官

系统（植物没有）

个体

种群

一定空间范围内的同种生物

种群间存在地理隔离

是物种存在的单位，繁殖的单位，进化的单位

群落

一定空间范围内多种种群的集合体

是各个物种适应当地环境并彼此适应的产物

生态系统

一定空间范围内生物成分和非生物成分通过能量流动和物质循环所构成

生物圈是地球上最大的生态系统

细胞学说

由德国科学家施莱登和施旺建立

1.细胞是一个有机体，一切动植物都有细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成 2.细胞是一个相对独立的单位，既有它自己的生命，又对于其他细胞共同组成的个体起作用 3.新细胞是由老细胞分裂产生的

揭示了动植物的统一性，从而阐明生物界的统一性

细胞

生命的化学基础

组成细胞的元素

大量元素：C H O N P S K Ca Mg

微量元素：Fe Zn Cu B Mo

细胞内最多的化合物是水，最多的有机物是蛋白质

组成细胞的化合物

水

作用

是良好的溶剂 参与许多化学反应 可以输送物质

自由水

含量多，是溶剂，呈游离状，可自由流动

结合水

含量少，是生物体的构成成分，与多糖或蛋白质等结合

自由水比例越高，新陈代谢越旺盛

无机盐

细胞中无机盐大多以离子形式存在

Mg构成叶绿素 Fe构成血红素 P构成细胞膜，核 Na＋缺乏，神经、肌肉细胞兴奋性降低，肌肉酸痛无力 Ca2＋过少则哺乳动物抽搐

脂质

主要由CHO组成，有些有P和N。与糖类比氢多氧少。通常不溶于水，溶于脂溶性溶剂

脂肪

由三分子脂肪酸一分子甘油所形成的脂，是良好的储能物质，绝热减压。因为有多个碳氢链，所以含能量较高。一克脂肪所含的能量大约是一克淀粉的两倍

植物脂肪多含不饱和脂肪酸（有双键），室温呈液态。因为双键使得碳链弯曲，所占空间较大 动物脂肪多含饱和脂肪酸（没有双键），室温呈固态

磷脂

除CHO外还有P甚至N，是细胞膜和细胞器膜的重要组成部分 结构与脂肪类似，只不过将一分子脂肪酸变为磷酸

固醇

胆固醇

构成动物细胞膜，在人体内参与血液中脂质的运输

性激素

促进性腺发育和生殖细胞的形成

维生素D

促进动物肠道对Ca和P的吸收

蜡

长链的醇和长链脂肪酸形成的脂

疏水性强于脂肪，故常在生物表面，避免干燥

糖和脂质可以相互转化。糖充足则可大量转化为脂肪；而脂肪只能在糖类代谢产生障碍时少量转化为糖类

实验：脂肪的检测和观察

1.制作切片(切片越薄越好)将最薄的花生切片放在载玻片中央 2.染色(滴苏丹Ⅲ染液2～3滴切片上→3min后吸去染液→滴1~2滴体积分数50%的酒精洗去浮色→吸去多余的酒精) 3.制作装片(滴1滴清水于材料切片上→盖上盖玻片) 4.镜检鉴定(显微镜对光→低倍镜观察→高倍镜观察染成橘黄色的脂肪颗粒)

糖

实验：还原糖的检测和观察

1.向试管内注入2mL待测组织药液 2.向试管内注入1mL斐林试剂(甲液和乙液等量混合均匀后再注入)，甲液为0.1g/ml的NaOH溶液， 乙液为0.05g/ml的CuSO4溶液 3.将试管放入盛有50～65℃温水的大烧杯中加热约2min 4.观察到试管中溶液变为砖红色

蛋白质

蛋白质是生命活动的主要承担者

结构蛋白

组成细胞结构的基础

毛发，韧带，肌腱

收缩蛋白

与结构蛋白共同起作用

肌肉运动

贮藏蛋白

卵清蛋白，种子萌发的养料

防御蛋白

抗体

转运蛋白

负责物质转运的蛋白质

血红蛋白

信号蛋白

将信号从一个细胞传递到另一个细胞

胰岛素

酶

催化剂

唾液淀粉酶

氨基酸

是蛋白质的基本单位，有21种

脱水缩合

一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基酸分子的氨基相连，同时脱去一分子水。连接两个氨基酸分子的化学键叫肽键（-CO-NH-）

蛋白质的种类的影响因素

氨基酸的数量、种类、排列，肽链的盘曲方式以及肽链间的位置关系

若氨基酸序列改变或蛋白质空间结构改变就可能影响其功能

蛋白质分子的四个层次

一级结构

氨基酸的排列顺序

二级结构

部分肽链产生的卷曲和折叠产生二级结构，卷曲产生的称为α-螺旋，折叠产生的称为折叠片

三级结构

一条肽链的三维形状

四级结构

由两条或多条多肽所组成的蛋白质中各个多肽称为亚基，四级结构由亚基的个数，种类以及空间结构所决定

实验：蛋白质的检测和观察

1.试管中加样液2mL 2.加双缩脲试剂0.1g/mL的NaOH溶液1mL，摇匀 3.加双缩尿试剂0.01g/mL的CuSO4溶液4滴，摇匀 4.观察颜色变化(紫色)

核酸

分类

核酸

核糖核酸 RNA

水解

核糖核苷酸

主要在细胞质中

脱氧核糖核酸 DNA

水解

脱氧核糖核苷酸

真核细胞内主要在细胞核中，少量在叶绿体和线粒体中

结构

核苷酸

核糖

左为核糖，右为脱氧核糖

含氮碱基

其中胸腺嘧啶（T）为脱氧核糖核苷酸所特有的碱基， 尿嘧啶（U）为核糖核苷酸所特有的碱基

磷酸

核酸

核苷酸之间通过脱水缩合形成核苷酸长链。一个核苷酸分子脱掉3号碳上的H，另一核苷酸分子上的磷酸则脱掉一个羟基，形成3′，5′-磷酸二脂键，如此便形成了一个重复出现的糖-磷酸主链

DNA分子由碱基互补配对原则形成双链 RNA则是单链

DNA双螺旋的结构特点

1.围绕一个共同的轴旋转，为右手螺旋

2.双螺旋的多核苷酸长链一条为从3′到5′，另一条方向相反，反向平行

3.嘌呤碱和嘧啶碱在双螺旋内部，磷酸根和核糖在外部 碱基的平面与轴相垂直，糖的平面与碱基的平面几乎相垂直

4.螺旋的直径约为2nm，整个旋转每隔十个碱基后转回原位置

5.两条链是由碱基间的氢键连在一起的，A总与T配对，之间有两个氢键；G总与C配对，之间有三个氢键

6.多核苷酸的碱基序列不受任何限制

作用

核酸是细胞内携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异以及蛋白质的合成中有重要的作用

带负电

多糖，蛋白质，核酸等生物大分子以碳链为骨架

细胞结构

细胞膜

功能

1.将细胞与外界分隔开 保障了内部环境的相对稳定

2.控制物质进出细胞 其控制作用是相对的

3.进行细胞间的信息交流

相邻两个细胞的细胞膜接触

细胞间信息交流的其他形式

内分泌细胞分泌的激素 随血液与靶细胞的受体结合

胞间连丝（植物特有）

细胞通讯

信号接受

信号分子为配体，与受体结合，从而受体发生形状上的改变。受体分子一般为细胞膜上的蛋白质

信号传递

类似多米诺骨牌，第一个受体活化第二个受体，第二个受体活化第三个受体，以此类推。每一步传递的都是受体构象的变化，蛋白激酶使蛋白质磷酸化，则信号开始传递；关闭信号传递时则是蛋白磷酸酶使蛋白质去掉磷酸根。信号传导途径有许多步骤，目的是将信号放大，每一步的活性产物都比上一步的多，每一步信号放大十倍百倍，经过所有步骤便放大了千百万倍。

信号响应

酶活性的改变，酶的合成甚至细胞核的变化

结构

流动镶嵌模型

细胞膜具有流动性

膜脂和大部分膜蛋白可侧向移动

膜蛋白分布的不对称性

细胞膜为单层膜 ，有两层磷脂分子。蛋白质有的镶嵌在膜的内或外表面，有的嵌入或横跨磷脂双分子层。

有些膜蛋白与胞外基质或细胞骨架相连

成分

细胞膜主要由磷脂分子和蛋白质分子构成

糖被（糖脂及糖蛋白）与细胞表面的识别和细胞间的信息传递有关，均在细胞膜外侧

动物的细胞连接

桥粒

桥粒与细胞质基质中的中间丝相连，使相邻细胞的骨架间接的连成网，类似一排榫卯插在一起，十分牢固

紧密连接

相邻两个细胞紧密靠拢，两膜之间不留空隙，使细胞外的物质不能通过

间隙连接

普遍存在，两细胞间有很窄的间隙不过2-3nm，间隙之间有一系列通道，使两细胞的细胞质相通，小分子可通过间隙迅速转运到相邻细胞

细胞壁

成分

植物

主要为果胶，纤维素，还有蛋白质和其他多糖

细菌

肽聚糖

真菌

几丁质

功能

支持与保护作用

位置

位于细胞膜外面

胞间连丝

相邻细胞壁间有小孔，相邻细胞的细胞质和内质网相连

胞外基质

动物细胞膜外的一层由糖蛋白组成的网，可影响细胞的生活

细胞质

细胞器

液泡

主要存在在植物细胞中，单层膜，内有细胞液，有许多糖类、无机盐等物质

核糖体

由大小两个亚基组成，由rRNA和蛋白质构成。用于合成肽链，无膜。有的附着在内质网上，合成需要运送到指定地点的蛋白质（如运送到溶酶体或分泌出细胞）；有的游离于细胞质基质中，合成在细胞质基质中起作用的蛋白。

内质网

合成运输加工蛋白质等大分子，单层膜，有核糖体附着的为粗面内质网，合成需要运送到指定地点的蛋白质（如运送到溶酶体或分泌出细胞）和膜（以囊泡的形式为膜系统提供组分）；反之则为光面内质网，在不同细胞中起不同作用（如合成脂质，糖类的代谢等）。与核被膜（细胞核的外层膜）相连

高尔基体

加工、分类、贮存、转运蛋白质，合成多糖（除了纤维素），单层膜。通常靠近细胞核的一侧为凸面，为接受侧；靠近细胞膜一边的为凹面，为外运侧

线粒体

有氧呼吸主要场所，双层膜，其中有液态的基质。线粒体外膜平整，内膜向内折叠形成嵴，使表面积增加。与细菌在大小、核糖体相似，并且DNA也都是环状的

质体

是植物细胞的细胞器

白色体

存在于分生组织细胞和不见光的细胞中，含有油脂、淀粉

有色体

含有各种色素

叶绿体是最主要的有色体

光合作用场所，双层膜。分布与光照有关，光照时分布在有光的一侧，黑暗时移向内部。基质中悬浮有类囊体组成的基粒。类囊体有基粒类囊体和基质类囊体，基粒类囊体间通过基质类囊体相连。光合作用的色素都位于类囊体膜中

有环状DNA和核糖体

中心体

在动物与低等植物细胞中，影响有丝分裂，无膜。又称微管组织中心，因为许多微管都是从这里伸向细胞质中的。

中心粒

由九束三联体微管组成，埋藏在一团特殊的细胞质中，即中心体

通常一个细胞中有两个中心粒，彼此呈直角排列

溶酶体

主要在动物细胞中，有多种水解酶，分解衰老损伤的细胞器和病菌以及食物泡，单层膜。通常由高尔基体外运侧出芽形成

微体

与H2O2代谢有关，单层膜

细胞质基质

分泌蛋白的运输过程

核糖体合成一段肽链——粗面内质网继续合成——内质网腔中加工折叠形成蛋白质——高尔基体修饰加工——囊泡转运到细胞膜

差速离心法

采取逐渐提高离心速度的方法分离不同大小的细胞器。起始的离心速度较低，让较大的颗粒沉降到管底，小的颗粒仍然悬浮在上清液中。收集沉淀，改用较高的离心速度离心悬浮液，将较小的颗粒沉降，以此类推，达到分离不同大小颗粒的目的

同位素标记法

同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。借助同位素原子以研究有机反应历程的方法。即同位素用于追踪物质运行和变化过程时，叫做示踪元素。用示踪元素标记的化合物，其化学性质不变。科学家通过追踪示踪元素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程。这种科学研究方法叫做同位素标记法。同位素标记法也叫同位素示踪法

实验：观察叶绿体、线粒体和细胞质流动

材料：新鲜藓类叶、黑藻叶或菠菜叶，口腔上皮细胞临时装片 结果：叶绿体在显微镜下观察，绿色,球形或椭球形。 用健那绿染液染色后的口腔上皮细胞中线粒体成蓝绿色,细胞质接近无色。

细胞骨架

成分

蛋白质纤维

微管

中空，维持并改变细胞形状，也是细胞器移动的轨道

微丝

实心，产生张力，与胞质环流有关（细胞内细胞质的环形流动，以加速物质分配）

中间丝

较前两者更为固定，如细胞核的笼子就是中间丝

功能

维持细胞形态，锚定支撑细胞器

与细胞分裂分化以及物质运输，能量转化，信息传递有关

生物膜系统

包括细胞膜、细胞器膜、核膜等

功能

1.细胞膜使细胞具有稳定内部环境，还参与物质运输、能量转化、信息传递

2.广阔的膜面积为酶提供附着点

3.细胞内的生物膜隔开各种细胞器，互不干扰

细胞核

功能

控制细胞的代谢和遗传

结构

核膜

双层膜，把核内物质和细胞质分开。一般外膜延伸而与粗面内质网相连

核仁

rRNA的合成和核糖体合成的主要场所，核仁大的细胞蛋白质蛋白质合成活跃

染色质

主要成分为DNA和组蛋白，也有少量RNA和非组蛋白。染色质和染色体是同一物质不同时期的两种存在状态

核孔

实现核、质之间物质、信息交流

鞭毛和纤毛

鞭毛和纤毛结构相同，差别在于长度和数目。由九束微管，一束两根，共十八根组成

细胞代谢

能与细胞

能

做工的本领。讨论细胞代谢所涉及的能量主要为化学能，即分子中的势能

热力学定律

热力学第一定律

能量守恒定律

热力学第二定律

熵增定律

能量的转化导致宇宙的无序性增高。熵代表的是不可利用的能量。一个开放系统的有序性增加则环境无序性增加，如一个生长的细胞是一个不断熵减的系统，生存于不断熵增的宇宙中

吸能反应和放能反应

吸能反应

生成物分子中的势能比反应物中的多，如光合作用

放能反应

生成物分子中的势能小于反应物分子中的势能，如细胞呼吸

总称为细胞代谢，两者能量传递的纽带即ATP

ATP

腺苷三磷酸，是高能磷酸化合物

结构

A-P~P~P

~为高能磷酸键

由一个核糖，一个腺嘌呤，三个磷酸根组成

反应

ATP→水解 ADP+Pi

放出能量

ADP+Pi→酶 ATP

吸收能量

作用

用于物质合成、肌肉收缩、为主动运输供能（水解后的磷酸与载体蛋白结合使其磷酸化，从而空间结构发生改变），生物体能的其他一切活动

ATP的参与常使一个反应能自发进行

酶

是一种生物催化剂，能降低反应的活化能，酶所催化的反应中的反应物为底物，一个酶分子在一秒钟内能与成千上万甚至数百万个底物分子反应。酶分子中只有一个小的局部与底物结合，称之为活性部位，类似口袋或沟，底物分子就装在里面。如果整个分子有损伤，活性部位也会发生变化

成分

蛋白质为主，少部分为RNA，有些DNA也有催化作用（了解即可）

特点

专一性

每一种酶只能催化一种或一类化学反应

实验：淀粉酶对蔗糖和淀粉的水解作用

(1)取两支洁净的试管,编上号,然后向1号注入2ml可溶性淀粉溶液和2ml.新鲜淀粉酶溶液；向2号注入2ml.蔗糖溶液和2m新鲜淀粉酶溶液。 (2)轻轻振荡这两支试管,使试管内的液体混合均匀,然后将试管的下半部浸到60℃左右的热水中,保温5min。 (3)取出试管,各加入2ml斐林试剂(边加入斐林试剂,进轻轻振荡这两支试管,以便使试管内的物质混合均匀)。 (4)将两支试管的下半部放进盛有热水的大烧杯中,用酒精灯加热,煮沸并保持1min。 (5)观察并记录两支试管内的颜色变化

高效性

降低活化能，催化效率是无机催化剂的10^7~10^13倍

实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解

步骤： （1）取4支洁净的试管，分别编上序号1、2、3、4，向各试管内分别加入2 mL过氧化氢溶液，按序号依次放置在试管架上。 （2）将2号试管放在90 ℃左右的水浴中加热，观察气泡冒出的情况，并与1号试管作比较。 （3）向3号试管内滴入2滴FeCl3溶液，向4号试管内滴入2滴肝脏研磨液（肝脏中含有过氧化氢酶），仔细观察哪支试管产生的气泡多。 （4）2～3 min后，将点燃的卫生香分别放入这两支试管内液面的上方，观察哪支试管中的卫生香燃烧猛烈

控制变量，空白对照

作用条件温和

过酸、过碱、高温会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活。宜在低温下保存，0℃左右时酶的活性低但结构稳定

影响酶活性的因素

温度

只有在最适温度下酶的活性才最高，因为温度高分子运动剧烈易与酶接触，若温度太高则酶会变性。人体大多数酶的最适温度接近人的体温

（1）在一只试管内加入1 mL2%α-淀粉酶溶液，另一支试管中加入2 mL 3%可溶性 淀粉溶液一起置于0 ℃、60 ℃或95 ℃的水浴中2 min。 （2）将两支试管中的溶液混合，摇匀后，继续在之前的温度中水浴2 min。 （3）取出试管，等待冷却后，加入2滴碘液，观察并记录现象（图1）

PH

（1）取3支试管，记为1、2、3号，各加入2滴20%肝脏研磨液。 （2）向三支试管内分别加入1 mL5%HCl、1 mL5%NaOH溶液和1 mL蒸馏水。 （3）分别加入1 mL3% 过氧化氢溶液，观察并记录气泡产生的速率

一般酶的最适PH接近中性

盐

盐浓度太高也会破坏蛋白质结构

辅因子

参与酶的正常活动，如：锌、钾、镁离子，也可能是有机物。有机的辅因子则称为辅酶。

抑制剂

停止酶的作用或使之减慢

竞争性抑制剂

与酶的正常底物相似的化学物质，与底物分子竞争酶的活性部位，鸠占鹊巢

作用是可逆的，只要底物浓度高于抑制剂浓度

非竞争性抑制剂

不占据活性部位，但与酶结合后酶的结构发生变化

若成键为共价键便不可逆，为氢键则可逆

有时抑制剂就是反应的产物，如ATP供过于求，则ATP就是ATP酶的非竞争性抑制剂。这也是负反馈机制

物质的跨膜运输

膜的选择透过性源于其分子组成

脂双层

脂双层是亲脂性的，烃类、二氧化碳、氧气等能溶于脂双层，所以易透过细胞膜

转运蛋白

亲水性物质通过转运蛋白进出细胞

膜的选择透过性决定于脂双层本身的限制和转运蛋白的专一性

被动运输

扩散

扩散是分子因其所带动能自由运动而造成的，扩散的方向决定于扩散物质的浓度梯度。仅与该物质的浓度梯度有关，与其他溶质无关

物质以扩散的方式进出细胞，不消耗能量。顺浓度梯度 影响速率的因素：浓度梯度、转运蛋白数量以及电化学势梯度（膜电势和浓度梯度，仅对离子）大小

自由扩散

通过简单的扩散作用进出细胞

气体，如：CO2,O2

脂溶性有机物小分子;甘油、乙醇、苯

协助扩散

借助细胞膜上的转运蛋白进出细胞

有机物小分子，如：葡萄糖，氨基酸等和离子

转运蛋白

载体蛋白

与自身结合部位相适应的分子、离子，转运时自身构象会改变

通道蛋白

与自身通道大小、形状、电荷相适应的分子、离子。不需与通道蛋白结合

渗透是水的被动运输

两种溶质相同而浓度不同的溶液，其中浓度较高的则为高渗溶液，较低的则为低渗溶液（若浓度相等则为等渗溶液）。半透膜(允许溶剂分子通过，不允许溶质分子通过的膜)一侧为高渗溶液，一侧为低渗溶液，水分子或其它溶剂分子从低渗溶液通过半透膜进入高渗溶液，直至两侧成为等渗溶液的现象

质壁分离

当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，根据扩散作用原理，水分子会由细胞液中渗出到外界溶液中，通过渗透作用失水;由于细胞壁和原生质层的伸缩性不同，细胞壁伸缩性较小，而原生质层伸缩性较大，从而使二者分开;反之，外界溶液浓度小于细胞液浓度，则细胞通过渗透作用吸水，分离后的质和壁又复原。

实验：探究植物细胞吸水和失水

材料：紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞（具紫色大液泡），质量浓度0.3g/mL的蔗糖溶液，清水等。 步骤：制作洋葱鳞片叶外表皮细胞临时装片→观察→盖玻片一侧滴蔗糖溶液,另一侧用吸水纸吸引→观察(液泡由大到小,颜色由浅变深,原生质层与细胞壁分离)→盖玻片一侧滴清水, 另一侧用吸水纸吸引→观察(质壁分离复原)

渗透现象是集流和扩散的综合结果

渗透势等于压力势时，水势等于0，即细胞不失水也不吸水

主动运输

逆浓度梯度，需载体蛋白协助，ATP水解后的磷酸与载体蛋白结合使其磷酸化，从而空间结构发生改变

如：K+,Ca+，Na+等离子，钠-钾离子泵

协同转运

专一转运一种溶质的泵又间接推动其他电解质的主动转运

胞吞胞吐

大分子，不穿过细胞膜

胞吞

吞噬

伪足将颗粒包裹，形成吞噬泡，然后与溶酶体融合

胞饮

任何物质，没有专一性

受体介导的胞吞

非常专一，使细胞能获得大量专一性的物质

消耗能量

细胞呼吸

有氧呼吸

有氧呼吸时指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生产大量ATP的过程

反应原理

C6H12O6 +6H2O→酶 6CO2+12H2O+能量

糖酵解：葡萄糖→ 2丙酮酸+2〔H〕+2ATP

细胞质基质

柠檬酸循环：丙酮酸+水→ 二氧化碳+〔H〕+2ATP

线粒体基质

电子传递链：氧气+〔H〕→ 水+28ATP

线粒体内膜

无氧条件下不可能发生

产生的能量相当部分储存在ATP中，其余的则变成热。细胞只能利用葡萄糖中约35%的能量

〔H〕是NADH

实验：探究酵母菌细胞的呼吸方式

实验原理

酵母菌：酵母菌是一种单细胞真菌，其代谢类型是兼性厌氧型，可用于研究细胞呼吸的不同方式。

产物检测：二氧化碳可以使澄清石灰水变浑浊，使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿变黄。

在酸性条件下，橙色的重铬酸钾溶液与酒精反应变成蓝绿色。

实验装置

空气先通过第一个锥形瓶溶液的目的是：清除空气中的二氧化碳。排除空气中混有的二氧化碳是澄清石灰水变浑浊的情况。

B瓶先密封放置一段时间后再连通澄清石灰水的锥形瓶的目的是耗尽氧气。

实验现象

A组（有氧）：澄清石灰水变浑浊且出现的时间快，重铬酸钾溶液无变化。

B组（无氧）：澄清石灰水变浑浊且出现的时间慢，重铬酸钾溶液出现灰绿色。

一种有控制的氧化还原作用

无氧呼吸/发酵作用

反应原理

C6H12O6→酶 2C3O6O3（乳酸）+少量能量

葡萄糖→酶 2丙酮酸+2〔H〕+2ATP

细胞质基质

乳酸发酵：丙酮酸→酶 乳酸

细胞质基质

C6H12O6→酶 2C2H5OH+2CO2+少量能量

葡萄糖→酶 2丙酮酸+2〔H〕+2ATP

细胞质基质

乙醇发酵：丙酮酸→酶 酒精+二氧化碳

细胞质基质

在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程

光合作用

光合作用指绿色植物通过叶绿体，利用光能将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。

色素

分类

叶绿素（占3/4），吸收蓝紫光和红光

叶绿素a（蓝绿）

叶绿素b（黄绿）

类胡罗卜素（占1/4），吸收蓝紫光

胡罗卜素（橙黄）

叶黄素（黄）

实验：色素的提取和分离

原理

叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂丙酮或无水乙醇——提取色素 各色素在层析液中的溶解度不同,随层析液在滤纸上扩散速度不同——分离色素

步骤

（1）提取色素 研磨 （2）制备滤纸条 （3）画滤液细线：均匀，直，细，重复若干次 （4）分离色素：不能让滤液细线触及层析液 （5）观察和记录: 结果滤纸条上从上到下依次为:橙黄色(胡萝卜素)、黄色(叶黄素)、蓝绿色(叶绿素a)、黄绿色(叶绿素b)

结构

有许多类囊体，扩展受光面积

反应原理

CO2+H2O→光能、叶绿体 （CH2O）+O2

光反应

H2O→1/2O2+ 2H+

NADP+ + H+→NADPH

ADP+Pi→ATP

类囊体薄膜

NADPH是一种高能分子，其中所含能量是ATP的数倍

光合电子传递链

暗反应

CO2的固定

3CO2+3RuBP（C5）→6（C3）

氧化还原反应

6PGA(C3)→6G3P（C3）

6ATP→ADP+Pi

6NADPH→NADP+ + H+

RuBP的再生

5G3P（C3）→3RuBP(C5)

3ATP→3ADP

卡尔文循环

G3P(C3)→(CH2O)

叶绿体基质

虽然不直接需要光，但光照时才有NADPH和ATP源源不断地供应

CO2为唯一原料，NADPH和ATP只是供应能量的

不需要光反应生物光合作用

光呼吸

气孔关闭后细胞内氧气较多，CO2较少。于是氧气参加卡尔文循环生成C2化合物，再将其分解为CO2和水

C4光合作用

在一个不发生卡尔文循环的细胞中固定CO2生成C4,C4转移到相邻细胞去释放CO2，再进行卡尔文循环。所以C4植物在气孔关闭的情况下仍能光合作用，玉米甘蔗等C4植物适于在高温干燥强光下生长

CAM光合作用

菠萝、仙人掌等肉质植物进行此类光合作用，为CAM植物。适应干旱地区，气孔白天关闭，晚上张开。夜间将CO2固定在C4中，白天C4转换成CO2，进行卡尔文循环

影响光合作用的因素

CO2浓度、气孔导度、温度、无机营养等

实验：探究环境对光合作用强度的影响

1、取新鲜的菠菜叶，用打孔器打出30个直径1cm的小圆形叶片（避开大的叶脉） 2、将小圆形叶片置于注射器内，将注射器吸入清水后连续抽动几次，抽出叶片中的气体，将叶片放入黑暗处盛有清水的一次性纸杯中待用。 3、取3个烧杯，编号后，分别加入清水40ml。用三根吸管同时向三个烧杯中吹入等量CO2 4、 向三个烧杯中各放入10片已抽去气体的叶片 5、将3个烧杯分别放到距离台灯10cm、 20cm、 30cm处，并开始计时，观察并记录同一时间段内各烧杯中小叶片浮起的数量。

细胞的分裂和分化

细胞分化

由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异，形成不同类型细胞的过程。细胞遗传信息完全相同，而形态、结构和生理功能有差异，是因为基因的选择性表达

细胞全能性

是指细胞经分裂分化后仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特质

高度分化的植物细胞仍具有发育成完全植株的能力，已分化的动物体细胞核具有全能性

细胞增殖

是重要的细胞生命活动，是生物体生长发育。繁殖遗传的基础

二分分裂

原核细胞分裂方式

细菌染色体复制时，细胞长大。复制完成时细胞变大一倍，细胞膜向内凹陷把细胞一分为二

有丝分裂

细胞周期

连续分裂的细胞从一次分裂完成时到下一次分裂完成时为一个细胞周期

分裂间期

DNA复制，有关蛋白质合成，动物细胞中心粒倍增

包括一个DNA合成期和两个间歇期（G1、G2），离开细胞周期不再分裂的细胞叫做G0期细胞，人体中绝大多数细胞都处于G0期

分裂期

前期

染色质变为染色体（每条染色体有两条单体） 核仁解体，核膜消失，植物细胞从细胞两极发出纺锤丝/动物细胞中心粒移向细胞两极，发射星射线（微管），形成纺锤体（成束的微管组成，包括动粒微管——牵引着丝粒、星体微管——中心体向纺锤体外辐射发出的、极微管——来自两级在赤道板交汇）

中期

纺锤丝（动粒微管）附在着丝粒（着丝粒是染色质，是染色体最后复制的部分）上，着丝粒排列在赤道板上

后期

单体分离，向两极移动。动粒微管牵引染色体移动，极微管延伸，使细胞两级距离变大

末期

两组染色体到达两极后，动粒微管消失，极微管进一步延伸。染色体变为染色质丝，出现新细胞核，植物细胞出现细胞板，后成为细胞壁/动物细胞细胞膜内陷，缢裂成两部分

实验：观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂

(一)解离：剪取洋葱根尖5cm，放入盛有质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精混合液(体积比为1:1)的玻璃皿中，在室温下解离3～5min。 (二)染色：把根尖放在盛有0.01g/ml龙胆紫溶液的玻璃皿中染色3～5cm。 (三)漂洗：将根尖放入盛有清水的玻璃皿中漂洗约10min。 (四)制片：将根尖放在载玻片上，加一滴清水，并用镊子把根尖弄碎，盖上盖玻片，用拇指轻轻按压盖玻片

意义

将亲代细胞的染色体经过复制后，精确地平均分配到两个子细胞中。由于染色体上有遗传物质DNA，因而在细胞的亲代和子代间保持了遗传的稳定性

无丝分裂

细胞核伸长，从中凹陷缢裂成两个细胞核。整个细胞再从中部缢裂成两个子细胞

减数分裂

间期

精/卵原细胞体积增大，染色体复制，成为初级精/卵母细胞

减数分裂

减I

前期

同源染色体（形状大小一般相同，一条来自父方，一条来自母方）联会，形成四分体，非姐妹染色单体互换，先联会后细胞核解体

中期

同源染色体排列在赤道板两侧

后期

同源染色体分离，卵母细胞不均等分裂

产生两个次级精母细胞/一个次级卵母细胞和第一极体

减II

姐妹染色单体分离，次级卵母细胞不均等分裂

产生四个精细胞/一个卵细胞和三个第二极体

补充

减数分裂结束后，精细胞变形成为精子 减数第二次分裂中期的卵母细胞，此时需精卵结合卵母细胞才能继续完成减数第二次分裂

减数分裂是进行有性生殖的生物，在产生成熟生殖细胞时进行的染色体数目减半的细胞分裂。 在减数分裂前，染色体复制一次，而细胞在减数分裂过程中连续分裂两次。减数分裂的结果是，成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半

实验：观察蝗虫精母细胞减数分裂装片

1、在低倍镜下观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片，识别初级精母细胞、次级精母细胞和精细胞。 2、先在低倍镜下依次找到减数第一次分裂中期、后期和减数第二次分裂中期、后期的细胞，再在高倍镜下仔细观察染色体的形态、位置和数目。 3、根据观察结果，尽可能多地绘制减数分裂不同时期的细胞简图

细胞衰老、死亡

细胞衰老

膜通透性改变，物质运输功能降低

水分减少，体积减小，萎缩

酶活性降低，新陈代谢变慢

色素积累，妨碍物质交流

核增大，核膜内折，染色质收缩，染色加深

细胞凋亡

由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。帮助生物体正常发育，维持内部环境稳定，抵御外界因素干扰

细胞坏死

由极端物理、化学因素或病理性刺激导致的细胞代谢受损或中断，进而引起的细胞损伤或死亡

遗传与变异

遗传的基本规律

遗传因子的发现

遗传第一定律

分离定律

在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不相融合；形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代

一般情况下，配子的分离比是1：1，F2基因型的分离比是1：2：1，F2表型分离比是3：1

豌豆用作实验材料的优点

自花传粉，一般是纯种

具有易于区分的性状

人工异花传粉步骤

去雄（未成熟）

套袋

采集花粉（成熟）

人工传粉

套袋

一堆相对性状的杂交实验

用纯种高茎豌豆和纯种矮茎豌豆杂交，子一代都是高茎。子一代自交后产生的子二代中高茎矮茎之比接近3：1

性状分离

杂种后代中同时出现显性性状和隐性性状的现象

正交、反交

正反交又称互交。两个杂交亲本相互作为母本和父本的杂交。如以A（♀）×B（♂）为正交，则B（♀）×A（♂）为反交。正交与反交是相对而言的，不是绝对的。如果决定有关性状的基因位于核染色体上，则正、反交的遗传效果一样；如果决定有关性状的基因在细胞质中，则正、反交的遗传效果可能有差别。因此，可以通过正、反交来检验细胞质遗传等现象

遗传第二定律

两对相对性状的杂交实验

测交：杂种子一代与隐形纯合子杂交

自由组合定律

控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的；在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合

应用

杂交育种

遗传咨询

孟德尔定律的扩展

不完全显性的中间表型

杂合子的表型不同于其纯和亲本的两种表型

复等位基因的遗传

在群体中，占据同源染色体某同一座位的、两个以上的、决定同一性状的基因系列称为复等位基因。但就每一个二倍体的细胞而言，最多只能拥有其中任何两个等位基因

共显性

杂合子中，不同的等位基因同时、同等地表现出相应表型的现象，如AB型血（基因型为IAIB）

基因的多效性

单一基因的多种表型，即只有一对基因的差异，但许多性状上都有差异

多基因决定的数量性状

人的肤色、身高等都是呈连续变异的数量性状，决定这种数量性状的基因常常是许多对，每一对这类基因只对数量性状有微小的表型效应，故称之为微效基因。其表型只与显性基因的数目有关，与种类无关。带有三个显性基因的杂合个体婚配后，子代群体的各种表型具有正态分布的特征

总而言之，性状的表型表现是由遗传与环境共同作用的结果

遗传的染色体学说

基因在染色体上

萨顿的假说

减数分裂和受精作用

减数分裂

减数分裂的结果是，成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞少一半

受精作用

受精作用是卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程

过程

精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面。此时卵细胞的细胞膜发生变化，以阻止其他精子的进入。接着精子的细胞核和卵细胞的细胞核结合，染色体汇合。受精过程使卵细胞变得十分活跃，受精卵开始进行分裂分化

意义

受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞的数目，保证了物种染色体数目的稳定，其中有一半的染色体来自精子(父方)，另一半来自卵细胞（母方）

减数分裂和受精作用保证了物种染色体数目的恒定，维持了生物遗传的稳定性

基因（遗传因子）和染色体的行为存在着明显的平行关系

基因位于染色体上的证据

摩尔根的果蝇实验

果蝇是一种十分理想的遗传学研究的模式生物

饲养简便

生活周期短

突变种类多

形态特点明显

繁殖力强

孟德尔遗传规律的现代解释

分离定律

在杂合子的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的独立性；在减数分裂形成配子的过程中，等位基因会随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代

自由组合定律

位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的；在减数分裂过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合

性染色体和性别决定

XY性染色体系统

XY为雄性，XX为雌性，精子决定子代性别

哺乳类、某些两栖类、某些鱼类、棕榈、菠菜

XO性别决定系统

O代表缺失一条性染色体，雌性为XX，雄性为XO，精子决定子代性别

蝗虫、蟋蟀、蟑螂等

ZW性染色体系统

雄性为ZZ，雌性为ZW，卵子决定性别

蝴蝶、鸟类、鱼、草莓

染色体数目

雌性由受精卵发育而来，为二倍体；雄性为未受精的卵子发育而来，为单倍体

蚂蚁、蜜蜂

雌雄同株、雌雄同体

玉米、蚯蚓

伴性遗传

决定性状的基因位于性染色体上，在遗传上总是和性别相关联，这种现象叫做伴性遗传。定位在性染色体上的基因称之为性连锁基因，绝大多数位于X染色体和Z染色体上

伴X染色体隐性遗传病

人类红绿色盲

特点：1.男性多于女性 2.男性患者的致病基因只能从母亲处得到，只能传给女儿

伴X染色体显性遗传病

抗维生素D佝偻病

特点：1.女性多于男性，部分女性患者患病较轻 2.男性患者与正常女性婚配的后代中，女性都是患者，男性正常

伴Y染色体遗传病

外耳道多毛症

特点：传男不传女

应用

指导优生

指导育种

芦花鸡

鸡的雌性个体性染色体为（ZW），雄性为(ZZ)

遗传的第三定律

连锁交换定律

处在统一染色体上的两对

连锁：位于同一条染色体上的基因总是倾向于联系在一起共同遗传的现象 不完全连锁：亲本的类型远远多于重组型，重组型是由于同源非姐妹染色单体上的不同对的基因发生交换的结果

重组率

重组型数目/（亲本型数目+重组型数目）

利用重组率进行基因定位

两个基因相距越远，彼此之间发生交换的可能性越大。故此可确定基因在染色体上的相对位置和排列顺序

细胞质遗传

核外基因通常在细胞质中随机地传递给子代，F1通常只表达母方的性状，后代一般不出现性状分离

基因的分子生物学

DNA是主要的遗传物质

肺盐链球菌的转化实验

S型细菌有荚膜，形成的菌落表面光滑（smooth），有致病性 R型细菌没有荚膜，形成的菌落表面粗糙（rough），无致病性

结论：已经加热致死的S型细菌含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质——转化因子

结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质

T2噬菌体侵染大肠杆菌实验

细菌裂解释放出的噬菌体中可检测到32P标记的NDA，但不能检测到35S标记的蛋白质

结论：噬菌体侵细菌时，DNA进入细胞中，蛋白质外壳留在细胞外。因此子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传的。DNA才是噬菌体的遗传物质

短时间保温，只给噬菌体恰好可以完成感染作用的时间 搅拌以切断外壳与细菌细胞之间的联系

病毒侵染噬菌体的过程

有些病毒不含DNA，只含RNA和蛋白质，其中RNA是遗传物质，如烟草花叶病毒。

DNA的结构

是由两条单链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构）

脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧

两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对具有一定的规律：A（腺嘌呤）一定与T（胸腺嘧啶）配对；G（鸟嘌呤）一定与C（胞嘧啶）配对。碱基之间的这种一一对应的关系，叫作碱基互补配对原则

DNA的复制

DNA半保留复制的实验证据

结论：DNA的复制是以半保留的方式进行的

DNA复制的过程

以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程

解旋

在能量的驱动下，解旋酶将DNA的双链解开

复制

半保留式

DNA聚合酶等以每一条母链为模板，以细胞中游离的四种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成一条与母链互补的子链。随着模板链解旋的进行，新合成的子链也在不断延伸，与母链形成双螺旋。

半不连续性

DNA聚合酶只能使四种不同的脱氧核苷三磷酸（DNA合成的原料，而高中范围则是脱氧核苷酸）连接在核苷酸链游离的3′的羟基上，故复制方向为5′→3′。复制是从复制起点开始双向进行的，沿着3′→5′方向DNA可连续复制，速度较快称之为前导链。而以5′→3′为模板合成的3′→5′互补链，由于无法向3′→5′方向进行，必须按5′→3′方向先合成一系列较短的DNA片段，称为冈崎片段。然后在DNA连接酶的作用下将众多冈崎片段连接成完整单链。由于完成复制较晚，故称此模板链为后随链。总而言之，一条链是连续复制，另一条以冈崎片段不连续方式合成，因此称为半不连续复制

DNA复制是一个边解旋边复制的过程，需要模板、原料、能量和酶等基本条件。DNA独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板，通过碱基互补配对原则，保证了复制能够准确进行

原核细胞只有一个复制起点，双向进行。而真核细胞有多个复制起点，由多个起点同时开始进行双向复制，形成复制泡。最终所有复制泡融合，形成两条连续的子代双链DNA

基因通常是有遗传效应的DNA片段

一个DNA分子上有许多个基因，每一个基因都是特定的DNA片段，有着特定的遗传效应

遗传信息隐藏在四种碱基的排列顺序中；碱基排列顺序的千变万化构成了DNA的多样性，而碱基特定的排列顺序，又构成了每个DNA分子的特异性。

基因通常是有遗传效应的DNA片段。对于RNA病毒来说，基因就是有遗传效应的RNA片段

基因的表达/遗传信息流

蛋白质是表型特征的分子基础

基因型是DNA或RNA上碱基排列的顺序

表型则是生物体的特征，其分子基础是不同的基因通过编码一系列不同功能的蛋白质来实现其独特的表型特征的

基因指导蛋白质的合成

RNA

RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能通过核孔，从细胞核转移到细胞质中

蛋白质合成过程中需要的RNA

信使RNA（mRNA）

带着来自DNA的遗传信息，在蛋白质合成中起模板作用

转运RNA（tRNA）

tRNA的种类很多，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，一端携带氨基酸，另一端有三个相邻的碱基 通过自身分子折叠，形成几个双链区，核苷酸片段之间通过氢键相连。

核糖体RNA（rRNA）

构成核糖体

遗传信息的转录

定义

RNA是在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的

过程

RNA聚合酶与编码这个蛋白质的一段DNA结合，使DNA双链解开，游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对，在RNA聚合酶的作用下依次链接，然后形成一个mRNA分子。合成的mRNA从DNA链上释放，DNA双螺旋恢复

转录起始

RNA聚合酶与启动子结合，解开双链

转录延伸

解开的双链只有一条为模板，RNA聚合酶沿这条模板向3′→5′移行。一方面解开双链，一方面连接核糖核苷酸，形成单链。合成方向为5′→3′

转录终止

RNA聚合酶遇到终止子后从RNA和基因上脱离。合成的RNA也陆续脱离，DNA重新形成双链

多数转录的初始产物必须经过进步加工，形成成熟的mRNA分子，从而穿过核膜进入细胞质

遗传信息的翻译

定义

游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质

密码子、反密码子

mRNA上三个相邻的碱基决定一个氨基酸，每三个这样的碱基叫作一个密码子 tRNA上一端有三个相邻的碱基，这三个碱基能与mRNA上的密码子互补配对，叫作反密码子

密码子表

线粒体DNA编码与通用密码有许多不同

过程

mRNA进入细胞质，与核糖体（核糖体与mRNA的结合部位有两个tRNA的结合位点）结合。携带甲硫氨酸（起始）的tRNA通过与碱基AUG配对进入位点1

携带某个氨基酸的tRNA以同样方式进入位点2

甲硫氨酸与这个氨基酸形成肽键，与位点1的tRNA分离

核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子。原位点1的tRNA离开核糖体，原位点2的进入位点1，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成，直到核糖体遇到mRNA的终止子才停止

补充

肽链合成后就从核糖体上脱离，进而形成蛋白质

5′→3′

翻译是个高效的过程，通常一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体。所以少量mRNA分子就能合成大量的蛋白质

中心法则

遗传信息的流动过程中，DNA、RNA是信息的载体，蛋白质是信息的表达产物，ATP为信息流动提供能量。生命是物质、能量、信息的统一体

遗传信息流从DNA→RNA→蛋白质

实验室中还可以使DNA直接翻译为蛋白质

基因表达与性状的关系

基因表达产物与性状的关系

通过控制酶的合成来控制代谢过程，间接控制生物体的性状

通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状

基因表达调控

基因表达

通过DNA的转录和翻译而产生其蛋白质（或酶），或转录后直接产生其RNA产物

基因表达调控

多细胞生物通过基因的表达调控实现细胞的分化、形态发生和个体发育

细胞分化的本质就是基因的选择性表达

转录水平上的调控

蛋白质组装启动真核细胞的转录

增强子与转录因子结合，利于RNA聚合酶与启动子结合

沉默子和阻遏物蛋白结合，抑制转录

转录后的加工

断裂基因

外显子

基因中能被翻译成氨基酸的部分

内含子

非编码区

一系列交替的外显子和内含子

RNA剪接

初始转录物

为mRNA前体，包括基因的全部序列()外显子和内含子

加工

5′加帽、3′加尾、剪接和编辑等

这些过程中都将收到调控作用

剪接

内含子切除，产生一个由外显子相连的mRNA

细胞可通过不同的剪接方式，从同一个RNA转录物产生不同对成熟RNA分子

加帽、加尾

尾和帽可保护RNA免受酶的攻击，并参与蛋白质合成的调控，为核糖体RNA识别提供信号，但帽和尾不被翻译

通过不同方式的剪接控制生物体的生长发育

翻译水平上的调控

最重要的阶段在转录

表观遗传

生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传的变化的现象

DNA甲基化、组蛋白甲基化、乙酰化

基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，精细地调控着生物体的性状

基因突变及其他变异

基因重组

定义

指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合

非同源染色体的自由组合，非姐妹染色单体之间的互换

意义

生物变异的来源之一

基因突变

定义

DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起基因碱基序列的改变

DNA序列中单个或多个碱基对的改变

分类

碱基置换

转换

嘧啶换嘧啶或嘌呤换嘌呤

颠换

嘌呤换嘧啶或嘧啶换嘌呤

移码突变

在碱基序列中插入或删除一个或多个（非3的倍数）碱基，使编码区该位点后的阅读框架发生改变。打乱原来的密码子，引起蛋白质分子的全部改变，常导致生物体疾病或死亡

原因

物理因素

紫外线、X射线及其他辐射

化学因素

亚硝酸盐、碱基类似物

生物因素

病毒的遗传物质

DNA复制错误自发产生

意义

是产生新基因的途径，是生物变异的根本来源

实例

镰状细胞贫血

细胞的癌变

原癌基因

表达细胞生长、增殖所需的蛋白质。过量表达或活性过强引起细胞癌变

抑癌基因

表达抑制细胞生长、增值的蛋白质或促进细胞凋亡的蛋白质。活性减弱引起细胞癌变

DNA损伤修复

切除修复

将DNA分子中受伤的部分切除，以另一条完整的单链为模板合成切除的部分

染色体变异

定义

体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化

染色体数目的变异

染色体组的增加或减少

染色体组

每套非同源染色体

单倍体

定义

体细胞中的染色体数目与本物种配子数目相同的个体

特点

植株弱小，高度不育

应用

缩短育种年限

花药（花粉）离体培养获得单倍体植株，再人工诱导使染色体加倍。这样处理后的植株不但可正常生殖，且都是纯合个体

二倍体

定义

体细胞中含有两个染色体组的个体

实例

几乎全部动物和过半的高等植物

多倍体

定义

体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体

特点

多倍体植株常常茎秆粗壮，叶片、果实、种子较大，营养物质含量增加

人工诱导多倍体

低温处理

秋水仙素诱发（常用且有效）

破坏微管，抑制纺锤体形成

实验：低温诱导植物细胞染色体数目变化

1、原理：用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，以致影响染色体被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞染色体数目发生变化。 2、方法步骤： （1）洋葱长出约1cm左右的不定根时，放入冰箱的低温室内（4℃），诱导培养36h。 （2）剪取诱导处理的根尖约0.5~1cm，放入卡诺氏液中浸泡0.5~1 h，以固定细胞的 形态，然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次。 （3）制作装片：解离→漂洗→染色→制片 （4）观察，比较:视野中既有正常的二倍体细胞,也有染色体数目发生改变的细胞.

个别染色体的增加或减少

非整倍体

单条染色体的缺少或增多比染色体组的缺失或者增多影响还大，这表明遗传物质平衡的重要性

染色体数目的变异以配子中个别染色体的增减为基础

唐氏综合症

二十一三体

超雄/超雌等

性染色体数目改变

染色体结构的变异

重复

缺失

倒位

易位

使基因数目或顺序发生改变，大多对生物体不利

突变

可遗传的变异

人类基因组

人类基因组及其研究

基因组

一个单倍体细胞核中、一个细胞器（线粒体、叶绿体）中或一个病毒毒粒中所含的全部DNA(或RNA)

人类基因组计划

人类遗传性疾病

分类

染色体病

染色体结构的变异

重复

缺失

倒位

易位

使基因数目或顺序发生改变，大多对生物体不利

染色体数目的变异

非整倍体

单条染色体的缺少或增多比染色体组的缺失或者增多影响还大，这表明遗传物质平衡的重要性

染色体数目的变异以配子中个别染色体的增减为基础

唐氏综合症

二十一三体

超雄/超雌等

性染色体数目改变

整倍体

如果体细胞中染色体数目的变异是以二倍体产生的正常配子中的染色体数为单位进行增减时，称为整倍体

单基因遗传病

隐形遗传病

囊状纤维症

显性遗传病

多指、并指

致死的显性基因远远少于致死的隐性基因

X连锁遗传病

血友病（伴X隐性）

多基因遗传病

致病的若干对基因各有一份微小的累加效应，这种微效基因越多，性状表现强度越大

哮喘、原发性高血压、糖尿病、唇腭裂

检测和预防

遗传咨询、产前诊断

基因检测是指通过检测人体细胞中的DNA序列，以了解人体的基因状况

癌基因与恶性肿瘤

肿瘤是一类疾病的总称，其基本特征是正常的细胞增值和凋亡失控，扩张性增生的细胞群形成肿块

原癌基因和抑癌基因

癌基因

病毒癌基因

反转录病毒产物使细胞癌变

细胞癌基因（原癌基因）

是细胞生长必须的，具有转变为癌基因潜力的正常基因

抑癌基因

抑制肿瘤形成的基因

细胞生长抑制基因、诱导细胞分化的基因、癌基因产物的拮抗物的基因等

癌症的遗传学基础

基因突变

原癌基因突变

基因内突变

基因多拷贝

原癌基因插入到一个新的启动子旁

抑癌基因突变

任何使肿瘤抑制蛋白失活的突变

多次遗传改变的致癌作用

产生一个完全成熟的癌细胞需要体细胞发生多于一次的突变 在细胞水平上的变化和在DNA水平上的变化是平行的，需要原癌基因的激活和抑癌基因的失活

生物进化

达尔文学说

共同由来学说

生物有共同祖先的证据

化石

直接证据

解剖学证据

胚胎学证据

细胞和分子水平的证据

重要证据

自然选择学说

生物的繁殖能力很强，能够产生大量的后代，但是环境条件(如生存空间和食物)是有限的，因此，必然要有一部分个体被淘汰。这是通过生存斗争来实现的

过度繁殖，生存斗争，遗传变异，适者生存

局限于性状水平

现代生物进化理论

深入到基因水平，以种群为单位

种群基因组成的变化与物种的形成

群体（种群）是生物微进化的基本单位

种群基因组成的变化

种群

生活在一定区域的同种生物全部个体的集合

种群基因库

一个种群中全部个体所含有的全部基因

种群基因频率的变化

基因突变产生新的等位基因，这就可以使种群的基因频率发生变化。突变和重组都是随机的不定向的

影响因素

遗传漂变

突变

基因流

非随机交配

自然选择

自然选择对种群基因频率变化的影响

不同个体间存活率或生殖率出现差异

自然选择通过作用于表型而选取或剔除了基因型

在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向变化，导致生物朝着一定的方向不断进化

实验：探究抗生素对细菌的选择作用

方法步骤 1.用记号笔在培养皿的底部画2条相互垂直的直线,将培养皿分为4个区域,分 别标记为①~④。 2.取少量细菌的培养液,用无菌的涂布器(或无菌棉签)均匀地涂抹在培养基平 板上。 3.用无菌的镊子先夹取1张不含抗生素的纸片放在①号区域的中央,再分别夹取1张抗生素纸片放在②~④号区域的中央，盖上皿盖。 4.将培养皿倒置于37 ℃ 的恒温箱中培养12~16h。 5.观察培养基上细菌的生长状况。纸片附近是否出现了抑菌圈?如果有,测量和记录每个实验组中抑菌圈的直径,并取平均值。 6.从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌,接种到已灭菌的液体培养基中培养,然后重复步骤2~5。如此重复几代，记录每一代培养物抑菌圈的直径

隔离在物种形成中的作用

物种

能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群动物

生殖隔离

不同物种之间一般不能相互交配，即使交配成功也不能产生可育的后代

地理隔离

同种生物由于地理障碍分成不同种群，使得种群间不能发生基因交流的现象

异域的物种形成

多倍体植物

一经产生就是一种新的物种

同域物种形成

隔离是物种形成的必要条件

物种的进化是非匀速的，有渐进模式和点断平衡模式，

协同进化与生物多样性的形成

协同进化不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展

生物多样性

遗传多样性（基因多样性）

物种多样性

生态系统多样性

总结

适应是自然选择的结果

种群是生物进化的基本单位

突变和基因重组提供进化的原材料，自然选择导致种群基因频率的定向改变进而通过隔离形成新的物种

生物进化的过程实际上是生物与生物、生物与无机环境之间的协同进化的过程

生物多样性是协同进化的结果

生物技术与工程

发酵工程

发酵

指人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程

传统发酵技术

原理

C6H12O6→酶 2C3H6O3（乳酸）+能量

乳酸菌

厌氧细菌

C6H12O6→酶 2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量

酵母菌

单细胞真菌 兼性厌氧

C6H12O6+2O2→酶2CH3COOH(醋酸)+2H2O+2CO2+能量 C2H5OH+O2→酶CH3COOH（醋酸）+H2O+能量

醋酸菌

好氧细菌

实验：制作传统发酵食品

制作泡菜

1.配制盐溶液 将2 L水烧开，加入100 g食盐，配置成5%的盐溶液，然后晾凉备用。 2.装坛 选一个用洗洁精洗干净的气密性好的坛子，喷洒医用酒精消毒。将处理好的蔬菜和香料放入坛中，加入盐水没过蔬菜，也可以加入少量生抽和白酒调味。但不要放的太满，不然泡菜水会随着气体的产生而溢出。用pH试纸测试初始pH值，记录在实验报告上。如果想发酵快一点可以加一些泡菜水或乳酸菌菌种，在坛檐上加水封坛，盖上盖子。封坛液也可用浓盐水或油代替，减缓蒸发。 3.发酵 将坛子放在室温下发酵，每天观察泡菜水浑浊程度和pH值的变化。 4.开坛品尝 9~ 10天后，将泡菜取出，带到学校与同学分享品尝，相互评价，请做得好吃的同学分享制作经验。

整个泡菜坛子其实相当于一个选择培养基，最开始的几天蔬菜表面带有的耐盐好氧微生物在坛中大量繁殖，消耗掉了坛中氧气，产生二氧化碳形成厌氧环境。在厌氧环境中可以产生乳酸的一类细菌后程发力，产生大量乳酸

制作果酒和果醋

1.处理葡萄 将葡萄用清水洗净，除去果柄和腐烂的葡萄，放在料理机中打碎。再倒入用洗洁精洗净、医用酒精消毒的白口瓶中，盖上盖子。如果葡萄有籽，最好用手把葡萄捏破放进去，不然打碎的葡萄籽会把单宁释放到发酵液中，酒会变得很苦涩。撒一些酵母粉可以提高发酵效率。 2.发酵酒 将发酵瓶放入28℃的恒温箱中发酵，如果没有恒温箱也可以选择在气温达到20℃以上的室内。如果天气比较冷，可以放在暖气、火炉边上、或用被子包裹。每天观察记录发酵液的变化。 3.品尝酒 2~3天后就发酵成了甜酒，10天后因为酒精含量上升，导致杂质沉淀，发酵液变得澄清，葡萄酒就发酵好了。用纱布过滤掉酒糟后（酒糟不要丢弃），将酒带到学校与同学分享、品鉴，同时记得保留一部分样品存于冰箱中，用于后续的酵母菌纯培养实验。 4.发酵醋 将酒糟加水，或者将发酵好的酒加水稀释一倍后，用pH试纸检测初始pH值，接着罩上一层纱布，在30℃发酵。每天观察发酵液变化，用pH试纸检测pH值，记录在实验报告上，然后对发酵液进行搅拌通气，促进醋酸菌繁殖。加入醋曲可以提高发酵效率。 5.品尝醋 7天后，如果观察到发酵液表面长出了一层白膜，说明醋发酵好了。用纱布过滤，将醋带到学校与同学分享、品鉴，同时记得保留一部分样品存于冰箱中，用于后续的醋酸菌分离与计数实验。

微生物的培养技术

基本培养技术

培养基的配置

培养基

定义

供微生物生长繁殖的培养基质

目的

以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物

分类

液体培养基

不含凝固剂（如琼脂）

固体培养基

成分

水

碳源

氮源

无机盐

以及调节PH和氧气等

无菌技术

消毒

使用较温和的物理、化学或生物等方法杀死物体表面或内部一部分微生物

煮沸消毒

巴氏消毒

灭菌

使用强烈的理化方法杀死物体内外所有微生物，包括芽孢和孢子

湿热灭菌

干热灭菌

灼烧灭菌

消毒和灭菌后，许多操作应在超净工作台并在酒精灯火焰附近进行

微生物的纯培养

接种于培养基内，在合适条件下形成的含特定种类微生物的群体称为培养物，由单一个体繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物

实验：酵母菌的纯培养

1.配制培养基 将100g土豆加400 mL水煮沸20分钟，纱布过滤。再加入10 g葡萄糖、10g 琼脂，溶解后加水定容至500 mL，配制成土豆培养基。将培养基的一部分分装到用于保藏菌种的试管中，占试管体积的1/3即可（选做）。其余的倒入锥形瓶中，将试管和锥形瓶塞上塞子。 2.灭菌 将培养基、培养皿、试管用旧报纸包裹起来，移液器吸头装入吸头盒。将这些耗材放入高压蒸汽灭菌锅中，在加压100kPa、121℃的条件下加热15分钟灭菌。灭菌结束后将耗材取出，等待冷却，其中装有培养基的试管应倾斜放置，待冷却后制成斜面保藏培养基。 3.倒平板 先对双手和桌面喷洒70~75%酒精消毒，待酒精挥发后点燃酒精灯。等培养基冷却到放到手背上感觉不烫的时候，开始倒平板。用左手拿起一套培养皿，中指托住下皿，食指和大拇指扣住上盖。右手拿锥形瓶在酒精灯火焰上掠过后，用左手小拇指拔下棉塞，将瓶口和培养皿口在火焰上掠过，然后用大拇指将培养皿的上盖打开一个小口，将培养基从开口处倒入培养皿（图2）。培养基铺满培养皿底部后，再次灼烧培养皿口和锥形瓶口，合上培养皿，塞上瓶塞，将培养皿放在桌面上，接着开始倒下一个平板，至少倒3个。 4.平板划线法接种 将接种环在酒精灯上灼烧，冷却的过程中摇匀自制酒。用接种环蘸取一环自制酒，另一只手取一个平板，将皿口掠过火焰后，打开培养皿，用蘸有自制酒的接种环在培养基上划出3条平行线，注意不要将培养基划破。再次灼烧接种环，冷却后从第一次划线的末端开始第二次划线，稀释菌液。重复四到五次，注意最后一次的划线不要与第一次相连。接种完成后在培养皿底部做好标记。 6.培养及观察 将培养皿放入28℃的恒温培养箱中倒置培养48 h。倒置培养是因为如果培养基在下面，水蒸气会凝结在皿盖上，滴下的水会破坏菌落原有的形态，影响实验结果。培养结束后观察菌落形态，记录在实验报告上。

选择培养和计数

选择培养基

允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基

微生物的选择培养

稀释涂布平板法

微生物的数量测定

1.配制培养基 0.7 g磷酸二氢钾、1.05 g磷酸氢二钠、0.1 g硫酸镁、5 g葡萄糖、2 mL0.2%酚红溶液、7.5 g琼脂放入1 L烧杯中加水煮沸，溶解后加水定容至500 mL，倒入锥形瓶中，塞上塞子。 2.灭菌 将培养基、蒸馏水瓶、培养皿、试管用旧报纸包裹起来，10 mL离心管放入铁盒中，移液器吸头装入吸头盒。将这些耗材放入高压蒸汽灭菌锅中，在加压100kPa、121℃的条件下加热15分钟灭菌。灭菌结束后将耗材取出，等待冷却。 3.制作斜面保藏培养基、倒平板 先对双手和桌面喷洒70~75%酒精消毒，待酒精挥发后点燃酒精灯。等培养基冷却到放到手背上感觉不烫的时候，在培养基中加入5 mL无菌的10%尿素溶液，摇匀后开始倒平板，至少倒4组，每组3个。 4.梯度稀释 将10g土壤加入90mL无菌水中，充分摇匀，制成10倍稀释液。用移液器向7个10 mL离心管中加入分别9 mL无菌水，并做好标记。将1 mL10倍土壤稀释液加入9 mL无菌水中，吹打混匀制成1×102倍稀释液。再吸取1 mL1×102倍稀释液加入到9 mL无菌水中，吹打混匀制成1×103稀释液，如此重复直到稀释1×106倍。 5.涂布平板法接种 用移液器分别吸取100 μL1×103、1×104、1×105和1×106倍稀释液，滴加到平板上，然后取出浸泡在酒精中的涂布器，在酒精灯上点燃、灼烧，但注意不要烧太久，不然会将涂布器烧断。将涂布器靠在培养皿的上盖内侧，使其冷却，接着把菌液均匀的涂布在培养基上，最后用火焰灼烧涂布器灭菌，待其冷却一会后放回酒精中。接着再做两个平行对照以减小计数误差，接种完后在培养皿上做好标记。 6.培养及观察 将培养皿放入37℃的恒温培养箱中倒置培养48 h。培养结束后观察培养基颜色的变化和菌落形态，记录在实验报告上。 7.数据处理及分析 因为脲酶阳性菌会分解尿素产生氨，使培养基pH上升，酚红在pH< 6.8时呈黄色pH> 8.4时红色，如果培养基上长出了培养基变红的单菌落，就是可以分解尿素的细菌。选择长有30~ 300个菌落的组别进行计数，并求出平均值，计算土壤中分解尿素的细菌的种群密度。

统计结果为菌落数 血细胞计数板则是活菌数和死菌数的总和

发酵工程

发酵工程的基本环节

菌种的选育

扩大培养

培养基的配制灭菌

接种

发酵罐内发酵

分离、提纯产物

应用

食品工业

传统的发酵食品

食品添加剂

生产酶制剂

医药工业

农牧业

微生物肥料、农药、饲料

其他方面

解决资源短缺、环境污染等

细胞工程

植物细胞工程

基本技术

植物组织培养技术

定义

将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术

过程

实验：菊花的组织培养

1.外植体消毒 将采回的野菊茎段去除叶片，加入洗洁精用流水冲洗30分钟，再用稀释10倍的84消毒液浸泡30分钟，然后用凉白开漂洗备用。 2.配制培养基 将2.37 g不含蔗糖和琼脂的MS培养基粉末、15 g白砂糖、2.25 g琼脂放入1 L烧杯中加水煮沸，溶解后加水定容至500 mL。待冷却到40 ℃时，加入60 μL84消毒液，搅拌均匀后，分装到喷洒了医用酒精消毒的一次性塑料杯中，用保鲜膜和橡皮筋封口，等待凝固备用。 3.接种外植体 在操作台面和手上喷洒一些医用酒精消毒后，将处理好的野菊茎段取出放在消毒的培养皿中，用提前浸泡在酒精中的解剖刀和镊子对野菊茎段切割成具节茎段，每节1 cm。将保鲜膜揭起一角，用镊子将野菊的具节茎段的形态学下端插入到培养基中，把节露在外面。将保鲜膜复原做好标记。 4.培养与观察 把接种好的材料放在明亮的窗口附近，每隔5天观察、记录外植体的生长情况，及时清理污染苗。 5.炼苗移栽 待外植体长出3~ 4条根后，揭开保鲜膜让组培苗适应环境，2~ 3天后将组培苗移栽到土壤中。

植物体细胞杂交技术

定义

将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术

过程

去壁

果胶酶、纤维素酶

诱导原生质体融合

物理法

电融合法、差速离心法

化学法

聚乙二醇（PES）融合发、高Ca2+—高PH融合法等

目的

打破生殖隔离，实现远缘杂交育种

应用

繁殖的新途径

快速繁殖

组织培养

作物脱毒

无性繁殖的植株易将病毒传给后代，而茎尖病毒少甚至不带病毒，组织培养可筛选获得脱毒苗

作物新品种的培育

单倍体育种

突变体的利用

组织培养过程中，细胞不断增殖，易受到外界影响而产生突变

细胞产物的工厂化生产

在离体条件下对植物细胞或细胞团进行培养，使其合成次生代谢物

动物细胞工程

指从动物体中取出相关的组织，将它分散为单个细胞，然后在适宜的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术

动物细胞培养

条件

营养

液体培养基

无毒、无菌的环境

培养液定期更换，以清除代谢产物

温度、PH、渗透压

气体环境

过程

由于废物积累、营养缺乏以及接触抑制现象则需要传代培养

进行传代培养时，贴壁细胞用胰蛋白酶处理，悬浮的细胞直接离心法收集

干细胞培养及应用

胚胎干细胞

存在于早期胚胎中，具有分化为成年动物体内任何类型的细胞，并进一步形成机体所有组织器官甚至个体的潜能

成体干细胞

成体组织或器官内的干细胞 造血干细胞、神经干细胞、精原干细胞

动物细胞融合技术

使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术

单克隆抗体

诱导动物细胞融合的方法

PEG\电融合法、灭活病毒诱导法等

突破有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能

动物体细胞核移植技术

将动物一个细胞的细胞核移入去核卵母细胞中，是这个重新组合的细胞发育成新胚胎

采集的卵母细胞在体外培养至MII期（卵母细胞进入输卵管，并停留在第2次成熟分裂中期，此时卵母细胞又称为MII卵（Metaphase II），具备受精能力）

胚胎工程

定义

指对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行多种显微操作和处理，然后将获得的胚胎一直到雌性动物体内产生后代

理论基础

受精

准备阶段

精子获能

在雌性动物的生殖道内发生相应的生理变化后才获得受精能力

卵子准备

在输卵管内进一步成熟，到MII期时，才具备与精子受精的能力

受精阶段

精子穿过卵细胞膜外的结构

精子接触卵细胞膜，透明带变化，阻止后来的精子进入

精子入卵后形成雄原核；卵子完成减数分裂II，释放第二极体，形成雌原核

雌雄原核靠近，核膜消失

胚胎早期发育

技术及应用

体外受精

提高动物繁殖能力

胚胎移植

将通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术

缩短繁殖周期

胚胎分割

采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份，经移植获得同卵双胎或多胎的技术

基因工程

重组DNA技术的基本工具

限制性内切核酸酶——分子手术刀

能识别特定的DNA序列，并使每一条链中特定部位的磷酸二脂键断开

平末端

粘性末端

DNA连接酶——分子缝合针

将两个DNA片段连接起来的酶

T4DNA连接酶

从T4噬菌体中分离得到，可缝合平末端和粘性末端，但连接平末端的效率较低

E.coliDNA连接酶

从大肠杆菌中分离得到，只能连接粘性末端

载体——分子运输车

质粒

一种裸露的、结构简单的、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外，并具有自我复制能力的环状DNA分子。其上有一至多个限制酶切割位点，供外源DNA插入。携带外源DNA的质粒进入细胞后，能自我复制，或整合到受体DNA上，随受体DNA同步复制

具有复制起点

携带易于筛选的选择标记

具有多种限制酶的单一识别位点

具有较小的分子质量和较高的拷贝数

有安全性

噬菌体

动植物病毒

实验：DNA的粗提取和鉴定

1.研磨 用天平称取5 g的花菜花倒入研磨过滤器的套筒中，用研磨棒将套筒中的材料压实，打开研磨棒上的盖子，用量筒加入5 mL的研磨液，盖上研磨棒的盖子，将材料充分研磨。 2.提取DNA 打开盖子，用吸管将滤液吸出到试管中，加入2倍体积的无水乙醇。此时SDS和粗提取的DNA会由于溶解度降低而析出，SDS会沉在底部，DNA会先漂浮在分界处，然后聚拢浮起。用镊子将DNA夹出，放在滤纸上吸干水分。 3.DNA的鉴定 将粗提取的DNA溶于2 mL 2 mol/L的NaCl溶液中，另一支试管加入2mL 2mol/L的NaCl溶液作为对照。分别加入2mL新配制二苯胺试剂后，充分摇匀，沸水浴加热5分钟。冷却后可以观察到含有DNA的试管变为淡蓝色，对照组没有明显变化。

基本操作程序

目的基因的筛选与获取

筛选

利用PCR获取和扩增目的基因

PCR为聚合酶链式反应的缩写

是一种在体外模拟发生于细胞内的DNA快速扩增特定基因或DNA序列的复制过程的技术

变性

温度上升到90℃时，DNA解聚为单链

复性

温度下降到50℃时，引物与DNA单链结合

延伸

温度上升到72℃时，DNA聚合酶开始合成新的DNA链

实验：DNA片段的扩增及电泳鉴定

1.配制反应体系 待PCR试剂在冰盒上溶化后，向0.2 mL中依次加入9.5 μL无菌水、1 μL正向引物、1 μL反向引物、5 μL模板DNA、2.5 μL 10×PCR Buffer、2.5 μL dNTP、2.5 μL MgCl2溶液、1 μL Taq DNA聚合酶。如果用的是5×PCR Buffer，无菌水和PCR Buffer的用量应该更改为7 μL和5 μL。最后配制成25 μL的反应体系，盖上离心管盖子，放在迷你离心机中离心几秒钟，将反应液集中在离心管底部。 2.设置PCR反应程序 把离心管放在PCR仪的加热模块上，盖上盖子，拧紧热盖。在操作界面设置5分钟95 ℃预变性，30秒95 ℃变性、45秒56 ℃引物复性、1分钟72 ℃延伸，循环30次，10分钟72 ℃补延伸（图2）。然后运行程序，开始PCR反应。 3.制作琼脂糖凝胶 在等待PCR反应的过程中，称取1 g琼脂糖粉加入盛有99 mL TAE缓冲液的锥形瓶中，封口后放入微波炉中加热，直到琼脂糖完全溶解。待冷却到不烫手后，加入10 μL10000×核酸染料，摇匀后倒入制胶模具中，插入制胶梳制作点样孔。冷却后拔出制胶梳，将制好的凝胶放入盛满TAE缓冲液的电泳槽中，点样孔靠近负极一侧。 4.电泳 PCR反应结束后，将5 μL PCR产物和1 μL载样缓冲液混合，小心的将样品加入到点样孔中，第一孔应预留出来加入已知分子大小的DNA标准参照物。完成点样后盖上电泳槽盖子，再次检查电泳槽电源正负极是否接对，凝胶方向是否正确。然后开启电源，根据每厘米电泳槽8 V设置恒压电泳。待前沿指示剂迁移到凝胶的2/3处时停止电泳。 5.观察电泳结果 取出凝胶置于紫外成像仪中观察，并拍照记录实验结果。根据标准参照物比对目的片段的大小

其他方法

限制性内切酶酶切产生待克隆的DNA片段

人工合成DNA

反转录酶酶促合成法

基因表达载体的构建

将目的基因导入受体细胞

花粉管通道法

直接将DNA溶液注入子房中

将DNA溶液滴加在花柱切面上，使目的基因借助花粉管进入囊胚

农杆菌转化法

利用显微注射，将目标基因注入动物受精卵

目的基因的检测与鉴定

分子水平

检测是否插入目标基因或是否转录出mRNA

抗原抗体杂交

个体生物学水平

应用

农牧业

改良动植物品种、提高作物和畜产品的产量

医药卫生

对微生物或动植物细胞进行改造，使其生产药物

食品工业

生产食品工业用酶、氨基酸、维生素等

蛋白质工程

以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产生活的需求

基因工程原则上只能生产自然界中已知的蛋白质

应用

研发药物

生物技术的安全性与伦理问题

转基因产品的安全性

关注生殖性克隆人

我国禁止生殖性克隆人

禁止生物武器

生态学

天地不仁，以万物为刍狗

种群的结构，动态与数量调节

种群的数量特征

种群密度

定义

种群在单位面积或单位体积中的个体数

是种群最基本的数量特征

调查方法

样方法

在被调查的种群的分布范围内，随机取若干个样方，计数每个样方内的个体数，求每个样方的种群密度，再求平均值

标记重捕法

在被调查种群的活动范围内，捕获一部分个体，做上标记后放回。过一段时间后重捕，根据重捕到的动物中标记个体数占总个体数的比例估算种群密度 公式：标记个体数/种群密度=重捕标记个体数/重捕个体数

出生率、死亡率

出生率

单位时间内出生的个体数目占该种群个体总数的比值

死亡率

单位时间内死亡的个体数目占该种群个体总数的比值

迁入率、迁出率

单位时间内迁入或迁出的个体占该种群个体总数的比值

年龄结构和性别比例

年龄结构

性别比例

雌雄个体数目的比例

种群密度使种群最基本的数量特征，其他数量特征是影响种群密度的重要因素

种群密度

实验：调查草地中某双子叶植物的种群密度

1.五点取样法 在河堤上用塑料绳拉出一个5 m × 5 m的正方形，然后在正方形的四个角和正中间分别拉出一个1 m X 1 m的正方形进行。根据对压线的益母草“取上不取下，取左不取右”的原则，数出每个样方中益母草的数目记录在实验报告上。 2.等距取样法 由于河堤呈长条形，还可以用等距取样法估算益母草的种群密度。手持1 m X 1 m样方框，借助手机上的测距软件每隔[（样地长度/10）-1] m，将样方框内的益母草数目记录在实验报告上，重复10次。 3.结果分析 根据记录的数据求出平均值，得到河堤上益母草的种群密度，再乘以河堤的面积（约400×20 ㎡），可以得到这段河堤上益母草的种群数量

种群数量的变化

种群的“J”形增长

以时间为横坐标，种群数量为纵坐标，在理想条件下，曲线大致呈J形，指数增长

模型假设

食物和空间条件充足，没有天敌和种间竞争，气候适宜

建立模型

t年后种群数量为Nt=N0λ^t N0为起始数量，λ为该种群数量是前一年的倍数

种群的“S”形增长

种群经过一定时间的增长趋于稳定，增长曲线为S形

资源有限，种内竞争对种群数量起调节作用

dN/dt=〔(K-N)/K〕(b-d)N

环境容纳量

一定的环境条件所能维持的种群最大数量，又称K值

种群的稳定平衡密度

种群数量的波动

大多数生物的种群数量总是在波动中

实验：培养液中酵母菌种群数量的变化

1.酵母菌培养 每天对一瓶培养基用0.25g的干酵母粉在酒精灯旁进行等质量无菌接种，接种密度约为6×107个/mL。这样7个培养基中的初始种群密度基本一致。接着将接种后的培养基放到30℃的恒温培养箱中进行培养，七天后第一天培养的酵母菌就培养了7天，而第七天培养的就只培养了1天。培养结束后将所有培养基放到4℃低温保存，在这个温度下酵母菌即停止生长，短时间内又不会死亡。 2.培养液的稀释与染色 实验前分别取1 mL摇匀的培养液加入到已经盛有48 mL蒸馏水的锥形瓶中，再加1 mL0.2%亚甲基蓝水溶液，使原培养液稀释50倍。亚甲基蓝可以使死细胞染成蓝色，而活细胞不会，可以帮助我们在显微镜下区别死活细胞。 3.使用血细胞计数板进行计数 血细胞计数板是一个特制的加厚载玻片，由中间“H”形的导流槽将计数板分成了两个台面，每个台面上各有一个计数室。通过在显微镜下对计数室中酵母菌细胞或其他细胞进行计数，可以计算出原培养液中细胞的密度。先将特制的计数板盖玻片盖在计数室上，计数室和盖玻片之间的液体高度为0.1 mm。将要计数的培养液用滴管吹打混匀后，吸取培养液从计数室和盖玻片之间的斜面进样，培养液会由于毛细作用浸润到计数室内，当培养液充满计数室时，停止进样。静置一会等细胞沉淀，就可以上镜观察了。观察之前要注意将计数室对准通光孔，把光圈关到最小。这样更容易找到计数方格。在4倍镜下通过调整准焦螺旋找到中央大方格，并将其置于视野中央，再换到10倍镜，可以看到面积为1 mm2中央大方格由25个具有双线边框的中方格组成，每个中方格中有16个小方格，因此一个中央大方格中共有400个小方格，每个小方格的面积为1/400 mm2，这就是计数板上25和1/400mm2的由来。接下来用40倍镜对中央大方格中的左上、右上、左下、右下和中间的中方格中的酵母菌细胞活细胞，进行五点取样计数了。计数时遵循对压线的细胞取上不取下，取左不取右的原则。在数完5个指定的中方格中的细胞数目后，将它们相加除以5 得到每个中方格中细胞的平均数。再乘以25得到中央大方格中细胞的数量。除以大方格中培养液的体积则得到了每立方毫米中细胞的数量。由于1 mL等于1000 mm3，因此乘以1000后得到每毫升稀释液中细胞的数量。乘以记录的稀释倍数后得到每毫升原液中细胞的数量。 4. 数据处理及分析 实验前将班上的同学分成7个小组，每组指定一位小组长，负责领取、分发稀释液，在规定时间内汇总组内的数据，求出组内的平均值，对于差异大于一个数量级的数据予以舍去，以减小误差，然后向全班汇报。各位同学再根据汇总的数据，绘制出七天内培养液中酵母菌种群密度变化的曲线，找出其变化规律，并运用已有的知识合理地解释。

种群数量变化的影响因素

非生物因素

阳光

温度

水

生物因素

种内竞争

猎物

天敌

种间竞争

寄生

群落的结构，类型及演替

群落的结构

物种组成

是区别不同群落的重要特征，也是决定群落性质最重要的因素

物种丰富度

一个群落中的物种数目

物种组成不是固定不变的

种间关系

原始合作

两种生物共同生活在一起时，双方都受益，但分开后也能独立生活

海葵和寄居蟹

互利共生

两种生物长期生活在一起，相互依存，彼此有利

豆科植物和根瘤菌

捕食

一种生物以另一种生物为食

翠鸟和鱼

寄生

一种生物从另一种生物（宿主）的体液、组织或已消化的物质中获取营养并通常对宿主产生危害的现象

马蛔虫和马

种间竞争

两种或更多种生物共同利用同样的有限资源和空间而产生的相互排斥的现象

非洲狮和斑鬣狗

群落的空间结构

垂直结构

森林

乔木

灌木

草木

湖泊

挺水层

浮水层

沉水层

影响因素

光照、温度、水分、无机盐

水平结构

影响因素

地形、土壤湿度与盐碱度、光照、生物自身特点、人与动物的影响等。呈镶嵌分布

群落的季节性

由于阳光、水分、温度随季节变化，群落的外貌和结构也会随之发生有规律的变化

生态位

一个物种在群落中的地位或作用，包括所处的空间位置、占用资源的情况、与其他物种的关系

群落中每种生物都占据着相对稳定的生态位，这利于不同生物充分利用环境资源，是群落中吧物种之间以及生物与环境之间协同进化的结果

由于竞争排斥原理，同一群落中不可能有两个物种的生态位是完全相同的。重叠的生态位最终会被具有竞争优势的物种占据

实验：研究土壤中小动物类群的丰富度

1.采样 在覆盖了雪松落叶的土地上设置一个1 m²的样方A，在雪松冠幅3 m外的空地上设置样方B，对样方进行五点取样。拨开表层土上的落叶，用橡皮锤将100 cm³土壤环刀取样锤入土中，用花铲将环刀和环刀中的土一起挖出，将环刀中的土装入自封袋中，做好标记。实验建议在最低气温15℃以上进行，以便获得足够多的土壤动物进行分析。把蒸盘放在漏斗上，将土壤样品倒入蒸盘中，漏斗下放置盛有70%酒精的烧杯，将白炽台灯对着漏斗口，组装成自制的烘虫器。打开台灯烘烤24小时，土壤中的小动物为了躲避光和热而往下钻，掉到烧杯的酒精中完成收集。 2.分拣和分类 将烧杯中的收集物转移到培养皿中，用体视镜将小动物从漏下的土壤颗粒中挑拣到1.5 mL离心管中，然后再对每一种小动物鉴定到目、计数，并记录在实验报告上。 3.结果分析 根据获得的数据比较两个样方的物种多样性，并分析可能的原因。

群落的主要类型

荒漠生物群落

分布在极度干旱区

物种少，群落结构非常简单

草原生物群落

分布在半干旱区

动植物种类较少，群落结构相对简单

森林生物群落

湿润、半湿润区

群落结构复杂且相对稳定

分类

寒温带针叶林

温带针阔混交林

暖温带落叶阔叶林

亚热带常绿阔叶林

热带季雨林

热带雨林

湿地生物群落

海洋生物群落

群落的演替

定义

随着时间的推移，一个群落被另一个群落代替的过程

是一个有规律、有方向、可预测的自然过程

演替的类型

初生演替

定义

在一个从来没有被植物覆盖的地面，或原来存在过植被，但被彻底消灭了的地方（沙丘、火山岩、冰川泥土）发生的演替

演替系列

裸岩阶段

地衣阶段

有机物增多，土壤颗粒增多

苔藓阶段

土层加厚，有机物增多，微生物种类增多

草本植物阶段

通气性增强，小动物进入

灌木阶段

小乔木生长，成为鸟类栖息地

乔木阶段

演替到相对稳定的森林阶段

顶级群落

特点

速度慢，趋向于形成新群落，经历的阶段较多

次生演替

定义

在原有植被虽已不存在，但原有土壤条件基本保留，甚至还保留了植物的种子或其他的繁殖体（地下茎）的地方发生的演替。如火灾后的草原、过量砍伐的森林、弃耕的农田

特点

速度快

趋向于恢复原来的群落

经历的阶段少

适应变化的种群数量增长或维持，不适应的数量减少或淘汰，因此群落不断地演替

人类活动的影响

砍伐森林

过度放牧

污水排放

退耕还林、还草、还湖

生态系统及其功能

生态系统的结构

组成成分

非生物的物质、能量

光、热、水、空气、无机盐等

生产者

自养生物、主要是绿色植物

消费者

动物，包括植食性动物、肉食性动物、杂食性动物和寄生动物等

分解者

将残骸中的有机物分解为无机物，主要为细菌和真菌

食物链和食物网

食物链

单方向的营养关系

营养级

处于食物链某一环节上的全部生物物种的总和

食物网

食物链彼此交错连接形成的复杂营养关系

越复杂抵抗外界干扰能力越强

是生态系统的营养结构，物质循环和能量流动的渠道

生态系统的能量流动、物质循环、信息传递

能量流动

定义

生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程

过程

特点

单向

不可逆转、不可循环，从第一营养级开始依次流入后面的各营养级

能量在流动中逐级递减

能量在两个相邻营养级之间的传递效率为10％~20％，因此能量流动一般不超过五个营养级

任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充，以便维持生态系统的正常功能

生态金字塔

能量金字塔

各营养级所得能量

数量金字塔

各营养级生物个体数量

生物量金字塔

各营养级生物量（有机物的总干重）

物质循环

定义

组成生物体的C H O N P S等元素，都在不断进行着从非生物环境到生物群落，又从生物群落到非生物环境的过程

生物地球化学循环

水循环

气体型循环

沉积型循环

碳循环

碳循环具有全球性

生物富集

定义

生物体从周围环境吸收、积蓄某种元素或难以降解的化合物，使其在机体内浓度超过环境浓度的现象

特点

具有全球性

该物质在生物体内的浓度沿着食物链不断升高，最终积累在食物链的最顶端

能量流动和物质循环是生态系统的主要功能，彼此相互依存、不可分割。 物质循环作为能量流动的载体，能量流动作为物质循环的动力。 而物质可被反复利用，能量则是单方向不循环的

实验：探究土壤微生物的分解作用

1.称重 将新购置的尼龙布制成的茶包称重，将初始重量记录在实验报告上。在茶包的标签上写上填埋时间和姓名，做好标记，用胶带缠绕或过塑，保护标签，避免风雨侵蚀损坏。最好能做两个平行对照。 2.填埋 在人为干扰较小的土地上挖一个8 cm深的洞，把茶包埋在里面，标签露在外面，方便寻找，耐心等待90天。 3.再次称重 90天后将茶包挖出，在60℃的烘箱中烘干48 h，或在大太阳下暴晒两天，尽量去除茶包上的泥土后称重，但千万不要用水冲洗。将此次茶包的重量记录在实验报告上。 4.数据处理与结果分析 将初始重量与90天后的重量相减，得到因土壤微生物分解减少的重量，求平行对照减少重量的平均值减小误差，得到的数据可以用于代表土壤微生物的分解力。

信息传递

种类

物理信息

光、声、温度、湿度、磁场

化学信息

生物碱、有机酸、性外激素

信息素：传递信息的化学物质

行为信息

蜜蜂跳舞、孔雀开屏

既存在于同种生物之间，也发生在不同种生物之间

过程

信息源

传播媒介

信息受体

作用

生命活动的正常进行

生物种群的繁衍

调节种间关系，维持生态系统的平衡

应用

提高产量

控制有害生物

生态平衡与生态系统的稳定性

生态平衡

定义

生态系统的结构和功能处于相对稳定的一个状态

特征

结构平衡

各组分保持相对稳定

功能平衡

生产—消费—分解的生态过程正常进行

收支平衡

植物生产的有机物的量处于比较稳定的状态

动态平衡

方式

负反馈调节

在一个系统中，系统的工作效果，反过来又作为信息调节该系统的工作，并且使系统的工作效果减弱，可使系统保持稳定

是生态系统具备自我调节能力的基础

生态系统的稳定性

定义

生态系统维持或恢复自身结构与功能处于相对平衡状态的能力

维持生态平衡的能力

生态系统的自我调节能力是有限的

抵抗力稳定性

抵抗外界干扰，并使自身的结构和功能保持原状的能力

一般来说，生态系统中组分越多，食物网越复杂，自我调节能力越强，抵抗力稳定性越高

恢复力稳定性

受到外界干扰因素的破坏后，恢复到原状的能力

提高生态系统的稳定性

控制对生态系统的干扰强度

给予相应的物质、能量的投入

人与环境

人类活动对生态环境的影响

生态足迹

指在现有技术条件下，维持某一人口单位生存所需的生产资源和吸纳废物的土地及水域的面积

人口增长

养活地球人口的环境压力不断增大

全球性生态环境问题

全球气候变化

水资源短缺

臭氧层破坏

土地荒漠化

生物多样性丧失

环境污染

生物多样性及保护

定义

生物圈内所有动物、植物、微生物等，它们所拥有的全部基因，以及各种各样的生态系统

内涵

遗传多样性（基因多样性）

物种多样性

生态系统多样性

价值

直接价值

食用、药用、工业原料、旅游观赏、科学研究、文艺创作

间接价值

调节生态系统的功能

大于直接价值

潜在价值

生物多样性丧失的原因

生境破坏

外来物种的引进

过度开发利用

环境污染

保护措施

就地保护

在原地对被保护的生态系统或物种建立自然保护区或国家公园

易地保护

把保护对象从原地迁出，如建立植物园、动物园、濒危动植物繁育中心

建立精子库、种子库、基因库

生态工程

生态工程的基本原理

自生

循环

协调

整体

实例

发展前景

稳态与调节

内环境的控制

内环境

体液

细胞内液

约占2/3

细胞外液

约占1/3

血浆

是血细胞直接生活的环境

组织液

存在于组织细胞间隙的液体，是体内绝大多数细胞直接生活的环境。由血浆通过毛细血管壁渗透到细胞间而形成，大部分物质能够被重新吸收回血浆。为细胞提供营养物质，吸收代谢产物。

淋巴液

存在于淋巴管中，是淋巴细胞直接生活的环境，可协助集体抵御疾病。由部分组织液经毛细淋巴管壁进入毛细淋巴管而形成，最终汇入血浆

由细胞外液构成的液体环境叫内环境

细胞外液的成分

血浆中90％是水，7％~9％是蛋白质，1％是无机盐，以及营养物质、代谢废物、激素等

组织液和淋巴液成分与血浆相似，主要差别为蛋白质含量很少

内环境的理化性质

酸碱度

血浆接近中性，PH为7.35~7.45，与HCO3-和H2CO3有关

渗透压

浓度越高渗透压越高，血浆渗透压大小主要与无机盐和蛋白质含量有关。细胞外液渗透压主要来源为Na+和Cl-

渗透调节

水重吸收的控制——抗利尿激素

温度

37℃左右

体温调节

供热机制

最主要的是增加肌肉活动，骨骼肌收缩释放大量热。除肌肉组织外，低温时肝脏在激素的刺激下也释放大量热，全身脂肪也被分解放热

散热机制

传导

空气是不良导热体，传导不是主要的散热方法

辐射

重要的散热方式。温度较高的物体发射红外线，由温度较低的物体接收

对流

紧贴身体的空气受热膨胀而上升，冷空气来补充，不断带走热量。当周围温度与体温相近时不发生对流

蒸发

是十分有效的散热方式

出汗

汗腺受到神经的刺激开始出汗，汗水在皮肤上蒸发，带走大量的热

喘气

有些动物没有汗腺，通过增加呼吸道蒸发量以散热

皮肤血流量

皮肤血流量决定皮温，通过调节血管的舒张和皱缩来控制血流量，进而控制皮温，以调节通过对流、辐射、蒸发的散热量

体温调节中枢位于下丘脑

细胞通过内环境与外界环境进行物质交换

内环境与外界环境的物质交换过程需要体内各个系统的参与，如：消化系统、泌尿系统、呼吸系统、循环系统

细胞和内环境之间也是相互影响、相互作用的。细胞依赖于内环境，也参与了内环境的形成

内环境的稳态

正常机体通过调节作用，使各个器官、系统协调活动，共同维持内环境的相对稳定状态

内环境的动态变化

实验：模拟生物体维持PH的稳定

在洗净的烧杯中加15 mL自来水，用pH试纸测试初始pH值，并记录在实验报告上。加入3滴0.1 mol/L HCl或NaOH，然后用玻璃棒搅拌均匀，测pH，重复这一步骤直到加入18滴。将pH测定结果记录在实验报告上。然后换磷酸缓冲液、猪肝匀浆、蛋清稀释液重复实验。

人体内环境中有许多缓冲对，最重要的为HCO3-/H2CO3，还有HPO4 2-/H2PO4-等。 当一定酸性物质或碱性物质进入后，内环境的PH仍能维持在一定范围内

对稳态调节机制的认识

神经-体液-免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制。维持稳态的调节能力是有一定限度的

内环境稳态的意义

是机体进行正常生命活动的必要条件

神经系统与神经调节

神经调节的结构基础

神经系统的基本结构

中枢神经系统

脑

大脑

大脑皮层是最高级中枢

小脑

协调运动，维持身体平衡

脑干

连接脊髓和脑其他部分，有许多维持生命的必要中枢，如调节呼吸、心脏功能的基本活动中枢

下丘脑

有体温调节中枢、水平衡的调节中枢等，还与生物的控制有关

脊髓

联系脑与躯干、内脏，是调节运动的低级中枢

灰质在内呈H形，白质在灰质四周。灰质有前角（较宽）、后角（较细），前角连接运动型神经纤维，后角连接感觉性神经纤维

外周神经系统

按功能分类

传入神经（感觉神经）

传出神经（运动神经）

躯体运动神经

内脏运动神经

支配内脏、血管和腺体的传出神经，活动不受意识支配，称为自主神经系统

交感神经

兴奋时，心跳加快，支气管扩张，消化活动减弱

副交感神经

安静时，心跳减慢，消化活动增强

对同一器官的作用通常是拮抗的

按结构分类

脑神经

脊神经

组成神经系统的细胞

神经元

神经系统结构与功能的基本单位

细胞体

树突

短而醋，接收信息

轴突

长而细，传出信息，外有一层髓鞘，构成神经纤维，神经纤维集结成束构成一条神经

神经末梢

神经胶质细胞

分布在神经元间，支持、保护、营养、修复神经元，外周神经系统中参与构成髓鞘

神经调节的基本方式

反射与反射弧

反射

在中枢神经系统的参与下，机体对内外刺激所产生的规律性应答反应

反射弧

完成反射的结构基础

感受器

产生兴奋

传入神经

神经中枢

对传入信息进行分析和综合

传出神经

效应器

神经末梢及其所支配的肌肉或腺体等

应答刺激

非条件反射与条件反射

非条件反射

出生后无需训练就具有的反射

有限的

条件反射

出生后在生活过程中通过学习和训练而形成的反射

几乎是无限的

使机体具有更强的预见性、灵活性、适应性，提高了应对复杂环境变化的能力

条件反射的消退

应用条件刺激而不给予非条件刺激

中枢把引起兴奋的信号转变为产生抑制性效应的信号

神经冲动的产生和传导

兴奋

动物体内的某些细胞或组织（如神经组织）感受外界刺激后，由相对静止状态变为显著活跃状态的过程

兴奋在神经纤维上的传导

神经冲动

兴奋是以电信号的形式沿神经纤维传导的，这种电信号称为神经冲动

过程

兴奋在神经元（或神经与肌肉）之间的传递

突触小体

神经末梢末端膨大呈球状或杯状，与其他神经元的细胞体或树突相接近

过程

神经递质经扩散与突触后膜上的受体结合后，形成递质-受体复合物。进而改变突触后膜对离子的通透性，引发突触后膜电位变化。随后神经递质与受体分开，被降解或回收进细胞，以免持续发挥作用

递质

乙酰胆碱、去甲肾上腺素、多巴胺等

特点

单向

神经递质只能由突触前膜释放，故此神经元之间的信息传递是单方向的

速度慢

由于突触处的兴奋传递要通过化学信号的转换，所以传递速度比在神经纤维上慢

可与肌肉或腺体联系

毒品与兴奋剂

促进神经递质的合成和释放速率

干扰与受体的结合

影响分解神经递质的酶的活性

神经系统的分级调节

对躯体运动的分级调节

对内脏活动的神经调节

脊髓是调节内脏活动的低级中枢，脑干中有许多调节内脏活动的基本中枢，下丘脑是较高级中枢，大脑皮层对各级中枢的活动起调整作用，使自主神经系统并不完全自主

人脑的高级功能

语言功能

W区

write

V区

vision

S区

speak

H区

hear

学习和记忆

条件反射的建立就是动物学习的过程

情绪

内分泌系统与体液调节

体液调节

激素等化学物质，通过体液传送的方式对生命活动进行调节

激素调节

有内分泌器官或细胞分泌的化学物质——激素进行调节的方式

分泌细胞不只存在于内分泌腺内

信息载体

作用

维持稳态

促进生长发育

促进生殖活动

调节能量转换

调节行为

种类

蛋白质类

胰高血糖素、胰岛素、促肾上腺皮质激素、促甲状腺激素、生长激素

多肽类

抗利尿激素、催产素

氨基酸衍生物

甲状腺激素、肾上腺素、去甲肾上腺素

含氮的激素

类固醇

雄激素、雌激素

机制

含氮的激素进入靶细胞后与受体结合，形成激素——受体复合物，进而调控基因的表达

除激素外，如组织胺、气体分子、代谢产物也能作为体液因子起调节作用。 如二氧化碳对呼吸运动的调节

内分泌系统的组成和功能

下丘脑

分泌促甲状腺激素释放激素、促性腺激素释放激素、促肾上腺激素释放激素等 作用于垂体，调控垂体分泌释放相应激素

垂体

接受下丘脑分泌的激素的调节，从而分泌促甲状腺激素、促性腺激素、促肾上腺皮质激素，分别调节相应的内分泌腺的分泌活动。分泌生长激素，调节发育

甲状腺

甲状腺激素

调节有机物代谢，促进生长发育，提高神经兴奋性

胰腺

胰岛A细胞（约占20％）

胰高血糖素

提高血糖

胰岛B细胞（约占75％）

胰岛素

降血糖

拮抗作用

肾上腺

皮质

醛固酮

促进钠离子的吸收，钾离子的排泄，调节水盐代谢

皮质醇

调节有机物的代谢

髓质

肾上腺素

提高机体应激能力

性腺

卵巢

雌激素、孕激素

促进女性生殖器官发育、卵细胞生成、第二性征出现

睾丸

雄性激素

促进男性生殖器官发育、精子生成、第二性征出现

功能

维持内环境稳定、调节物质能量代谢、调控生长发育和生殖

激素调节的过程

激素调节的实例

血糖平衡的调节

血糖的来源和去向

反馈调节

在一个系统中，系统本身的效果，反过来作为信息调节该系统的工作

甲状腺激素分泌的分级调节

分级调节

放大激素效应，形成多级反馈调节，有利于精细调控

激素调节的特点

通过体液进行运输

作用于靶器官、靶细胞

与特异性受体特异性结合

作为信使传递信息

激素一经靶细胞接受后便失活

微量高效

体液调节与神经调节的关系

比较

一些低等动物只有体液调节

体液调节和神经调节的协调

体温的调节

通过神经影响激素的分泌，再由激素对机体实施调节的方式，称为神经-体液调节

水和无机盐平衡的调节

醛固酮

促进肾小管和集合管对Na+的重吸收，维持血钠含量的平衡

体液和神经调节的联系

内分泌腺直接或间接受中枢神经系统的调节，可看作神经调节的一个环节

内分泌腺的激素影响神经系统的发育

免疫系统与免疫功能

免疫系统的组成和功能

组成

免疫器官

免疫细胞生成、成熟或集中分布的场所

扁桃体

咽腭部，左右各一，内部有很多免疫细胞

胸腺

胸骨后面，左右两叶。随年龄而增长，青春期为最高峰，以后逐渐退化。是T细胞分化、发育、成熟的场所

脾

在胃左侧，内含大量淋巴细胞；也参与制造新的血细胞和清除衰老的血细胞

淋巴结

是淋巴集中的地方，沿淋巴管遍布全身，集中分布在颈部、腋窝、腹股沟。能阻止、消灭侵入体内的微生物

骨髓

位于骨髓腔或骨松质内，是各种免疫细胞发生、分化、发育的场所

淋巴器官

淋巴器官

免疫细胞

来自造血干细胞，包括各种白细胞

T淋巴细胞

辅助性T细胞

细胞毒性T细胞

胸腺中发育成熟

B淋巴细胞

记忆B细胞

效应B细胞（浆细胞）

骨髓中成熟

树突状细胞

分布于许多上皮组织和淋巴器官内。成熟时有分支，有吞噬、呈递抗原的功能

巨噬细胞

几乎分布于各种组织中，具有吞噬消化、抗原处理和呈递的功能

抗原呈递细胞

免疫活性物质

免疫细胞或其他细胞产生的发挥免疫作用的物质

抗体

应对抗原的蛋白质，可与抗原特异性结合，能随血液循环和淋巴循环到达身体各个部位，一次免疫应答中的抗体不会全部用完

使抗原失去进入宿主细胞的能力 中和毒素 使之凝聚而被吞噬

抗原

引发免疫反应的物质

病原体含有的特异性化学物质，如蛋白质、大分子多糖、粘多糖

溶菌酶

细胞因子

白细胞介素

干扰素

肿瘤坏死因子

功能

三道防线

皮肤、黏膜

体液中的杀菌物质和吞噬细胞

非特异性免疫

免疫器官、免疫细胞

特异性免疫

免疫防御

排除外来抗原性异物

正常时

抵抗病原体入侵

异常时

免疫反应过强

组织损伤

免疫反应过弱或缺失

易被病原体感染

免疫自稳

清除衰老或损伤的细胞

正常时

对自身抗原物质不产生免疫反应

异常时

自身免疫病

免疫监测

识别、清理突变的细胞

正常时

识别肿瘤细胞并将其消除

异常时

产生肿瘤或持续的病毒感染

特异性免疫（免疫应答）

对病原体的识别

免疫细胞通过病原体表面的受体来辨认

组织相容性抗原

体液免疫

细胞免疫

靶细胞

被病原体感染的细胞、癌细胞、移植器官的异体细胞

过程

细胞毒性T细胞识别靶细胞

细胞毒性T细胞分裂分化，形成细胞毒性T细胞和辅助T细胞 辅助T细胞分泌的细胞因子加速此过程

新形成的细胞毒性T细胞识别、接触、裂解靶细胞

靶细胞裂解、死亡后，病原体暴露出来，抗体与之结合或被细胞吞噬

体液免疫和细胞免疫的协调配合

细胞免疫将靶细胞裂解后体液免疫发挥作用

补充

每个成熟的T细胞只有应对于一种抗原的抗体

人体内有数以百万计的抗原受体，这是由于抗原受体编码的基因中的不同部分重新组合

免疫失调

免疫系统的过度反应

过敏反应

过敏原

引起过敏反应的抗原

特点

遗传倾向、个体差异

自身免疫病

自身免疫反应对组织和器官造成损伤并出现症状

实例

风湿性心脏病、类风湿关节炎、系统性红斑狼疮

免疫系统功能减退

免疫缺陷病

先天性免疫缺陷病

多为婴幼儿

获得性免疫缺陷病

占大多数

如艾滋病

免疫学的应用

疫苗

主动免疫

灭活或减毒的病原体

血清

被动免疫

注射带有抗体的血清

器官移植

组织相容性抗原（人类白细胞抗原）

识别非己成分

神经系统、内分泌系统、免疫系统之间通过信息分子相互调节

植物的调控系统

植物激素

定义

由植物体内产生，能从生产部位运送到作用部位，对植物的生长发育有显著影响的微量有机物

生长素

吲哚乙酸（IAA）、苯乙酸、吲哚丁酸等

生长素的实验

植物的向光性是由生长素分布不均造成的，背光一侧含量更多

生长素的合成

芽、幼嫩的叶、发育中的种子

生长素的运输

极性运输

在胚芽鞘、芽、幼叶、幼根中，从形态学上端运输到形态学下端，只能单向的运输，为极性运输，也为主动运输

非极性运输

成熟组织中通过输导组织

生长素的分布

各器官都有分布，集中于生长旺盛的部位，如胚芽鞘、芽和根尖的分生组织、形成层、发育中的种子果实等

生理作用

传达信息

细胞水平

促进细胞伸长，诱导细胞分化

器官水平

促进侧根、不定根发生，影响花、叶、果实发育

低浓度促进生长，高浓度促进乙烯合成，抑制生长

顶端优势

顶芽产生的生长素向下运输，使侧芽处生长素浓度较高，抑制生长

其他的植物激素

赤霉素

合成部位

幼芽、幼根、未成熟的种子

功能

促进细胞伸长，引起植株增高；促进细胞分裂分化；促进种子萌发、开花、果实发育

细胞分裂素

合成部位

根尖

功能

促进细胞分裂；芽的分化、侧枝发育、叶绿素合成

油菜素内酯

促进茎叶细胞扩展分裂，促进花粉管生长、种子萌发

乙烯

合成部位

各个部位

作用

促进果实成熟、促进开花；促进叶、花、果实脱落

脱落酸

合成部位

根冠、萎蔫的叶片

功能

抑制细胞分裂；促进气孔关闭；促进叶、果实的衰老脱落；维持种子休眠

植物激素间的相互作用

协同作用

生长素促进细胞核分裂

细胞分裂素促进细胞质分裂

拮抗作用

赤霉素促进萌发

脱落酸抑制萌发

相互作用

生长素浓度升高到一定值后，促进乙烯合成；乙烯含量升高抑制生长素的作用

不是单一的一种激素在起作用，而是几种激素的比例

植物生长调节剂的作用

定义

由人工合成的，对植物的生长发育有调节作用的化学物质

类型和作用

分类

结构和生理效应与植物激素类似

吲哚丁酸

分子激素与植物激素完全不同，但具有类似的生理效应

α-萘乙酸、矮壮素

作用

延长或终止种子、芽、块茎的休眠，调节花的雌雄比例，促进或阻止开花，控制果实脱落，控制植株高度、性状等

植物生长调节剂的施用

实验：探索植物生长调节剂的应用

探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度

1.2,4-D梯度溶液配制 先将0.1 g 2,4-D溶于1 mL无水乙醇中，再倒入100 mL容量瓶加水定容，配置成10-3 g/mL的溶液。然后用移液管取1 mL配置好的溶液加入另一个100mL容量瓶中定容，配置成10-5 g/mL的溶液。重复上述操作配置出10-7、10-9、10-11、10-13 g/mL的溶液，并做好标记（图1）。 2.处理大蒜鳞茎 挑选14个大小相近的大蒜鳞茎，分为7组，每组的两个鳞茎用牙签串起，放在烧杯上，在烧杯中分别倒入配置好的2,4-D梯度溶液，以蒸馏水作为对照组，并做好标记。处理一天后，再换蒸馏水培养一天。 3.数据处理与分析 培养结束后将每个大蒜的生根数记录在实验报告上，求出每组的平均值，并以蒸馏水对照组为基准，绘制出大蒜鳞茎生根数随2,4-D浓度变化图，找出最适浓度范围。

环境因素

光

光作为一种信号，影响、调控植物生长发育的全过程

光敏色素

是色素-蛋白质复合体，受到光照时结构会发生变化，影响特定基因的表达

温度

影响植物代谢，种子萌发、植株开花结果等生命活动以及植物分布的地域

重力

调节植物生长与发育和形态建成

淀粉-平衡石假说

植物生长发育的整体调控

由基因表达调控、激素调节、环境因素调节共同完成

性别比例

年龄结构

死亡率

迁入率、迁出率

出生率

淋巴系统

是一种单向运输系统

将多余的组织液转运回血液

肠绒毛中的毛细淋巴管吸收脂肪 转运到血液循环

含有 大量免疫活性细胞

淋巴管

毛细淋巴管吸收从毛细血管扩散出来而又没有被吸收回去的体液。毛细淋巴管汇合成淋巴管，淋巴管汇合成胸导管（左淋巴导管）和右淋巴导管，分别汇入左右锁骨下静脉。大淋巴管类似静脉，也有瓣膜

实验：影响酶活性的条件